JP2009257378A - 軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ブッシュの軸方向端面とダストシールとの間に潤滑油が漏出するのを抑え、給脂圧力によるダストシールの抜出し防止を図るようにする。
【解決手段】 環状ブロック体２０Ａ、リップ部２０Ｂおよび切欠き溝２０Ｃからなるダストシール２０にシール突起２０Ｅを一体に形成する。このシール突起２０Ｅは、断面矩形状をなす環状ブロック体２０Ａのうちブッシュ当接面２０Ａ2 の径方向内側部位からリップ部２０Ｂとは逆向きに突出してブッシュ１４の面取り部１４Ｅに内側から被さるように当接する。このため、グリース等の潤滑剤をブッシュ１４と連結ピン１７との間に給脂したときに、潤滑剤の一部がブッシュ１４の端面１４Ｄとダストシール２０の環状当接面２０Ａ2 のとの間に廻り込むように漏出するのをシール突起２０Ｅにより防止することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に装備される作業装置のピン結合部等に好適に用いられる軸受装置に関し、特に、外部からの異物侵入を抑えるためのダストシールを備えた軸受装置に関する。

一般に、油圧ショベル等の建設機械は、例えば土砂等の掘削作業を行うために車体の前部側にブーム、アームおよびバケット等からなる作業装置を備えている。そして、該作業装置のブームとアームの間、アームとバケットとの間等には、両者間を互いに回動可能に連結する軸受装置が設けられている。

この種の従来技術による軸受装置は、前記ブーム、アームおよびバケットのうちいずれか一方の部材に設けられ内周側がブッシュ嵌合穴となった筒状のボス部材と、該ボス部材のブッシュ嵌合穴に嵌着して設けられた円筒状のブッシュと、該ブッシュの内周側に挿通され前記ボス部材を相手方部材に回動可能に連結する連結ピンと、前記ブッシュの軸方向両端側に位置して前記ボス部材と連結ピンとの間に設けられたダストシール等とにより構成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−９０４００号公報

そして、この場合のダストシールは、例えば連結ピンとブッシュとの摺動面に外部からの異物（ダスト、雨水等）が侵入するのを抑えるため、ボス部材の内周面と連結ピンの外周面との間に配置される。即ち、ダストシールは、ボス部材の内周側に締代をもって嵌合される筒状の嵌合筒部と、該嵌合筒部の端部から径方向内向きに延び前記ブッシュの軸方向端面に面接触状態で当接するブッシュ端面当接部と、該ブッシュ端面当接部の径方向内側部位から前記ブッシュとは反対方向に斜め内向きに傾斜して延び先端側が前記連結ピンの外周面に摺接するリップ部とを含んで構成されている。

また、ダストシールは、筒状の嵌合筒部をボス部材の内周側に挿嵌することにより該ボス部材に固定的に取付けられ、この挿嵌状態ではリップ部を連結ピンの外周面に弾性的に摺接させる。これによりダストシールは、外部からの異物が軸受装置内に侵入するのを防止できる。また、ダストシールのリップ部は、軸受装置にグリース等の潤滑剤を給脂するときに、この潤滑剤をボス部材内に均一に充填するための弁の役目を果たすものである。

ところで、上述した従来技術では、ダストシールに設けたブッシュ端面当接部がブッシュの軸方向端面に単に接触するように当接しているだけである。このため、ダストシールのブッシュ端面当接部とブッシュの端面との間には、軸受装置のブッシュと連結ピンとの間に給脂されたグリース等の潤滑剤の一部が漏出することがある。

そして、ダストシールのブッシュ端面当接部側に漏出してきた潤滑剤は、その給脂圧力によりダストシール全体をボス部材（ブッシュ嵌合穴）の軸方向外側に向けて押圧するように作用し、これが原因となってダストシールがボス部材の内側から外側に、即ちブッシュの端面から離れて相手方部材の方向へと抜出してしまう虞れがある。

一方、前述した特許文献１による従来技術では、このようなダストシールの抜出し防止を図るため嵌合筒部の外周側に凸状の抜止め部を設けている。しかし、嵌合筒部の外周側に凸状の抜止め部を形成すると、例えば金型等を用いたダストシールの成形作業、型抜き作業等に余分な手間が掛かり、ダストシールを成形、加工する上での作業性が低下するという問題がある。さらに、凸状の抜止め部により嵌合力が不均一になるため、シール力も不均一になる虞れがある。

しかも、このような抜止め部をダストシールの嵌合筒部に追加して設けた場合でも、ダストシールは、ブッシュ端面当接部側に漏出してきた潤滑剤の給脂圧力によりブッシュの端面から離れる方向に押圧され、ボス部材の内側から外側へと押し出されることがあり、ダストシールの抜止め効果を必ずしも十分には期待することができないという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、外部から給脂された潤滑剤の一部がブッシュの軸方向端面とダストシールとの間に漏出するのを抑え、給脂圧力によるダストシールの抜出し防止を図ることができるようにした軸受装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために本発明は、内周側にブッシュが嵌着して設けられたボス部材と、前記ブッシュの内周側に挿通され前記ボス部材を相手方部材に回動可能に連結する連結ピンと、前記ブッシュの軸方向両端側に位置して前記ボス部材と連結ピンとの間に設けられたダストシールとを備え、前記ブッシュの軸方向端部には、その内周側に位置し前記連結ピンをブッシュ内に挿通するときのガイド面となるテーパ状の面取り部を形成してなる軸受装置に適用される。

そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記ダストシールを、横断面が矩形状をなす環状のブロックとして形成され、外周側が外側嵌合面となって前記ボス部材の内周側に締代をもって嵌合し、軸方向の一側面が前記ブッシュの軸方向端面に面接触状態で当接するブッシュ当接面となった環状ブロック体と、基端側が前記ブッシュ当接面の径方向内側に位置して前記環状ブロック体に一体形成され、先端側が前記ブッシュとは反対方向へと漸次縮径するように斜めに延びて前記連結ピンの外周面に摺接するリップ部と、前記ブッシュ当接面とは軸方向の反対側に位置し、前記環状ブロック体の内側面と該リップ部との間を全周にわたって切欠くことにより形成された切欠き溝と、前記ブッシュ当接面の径方向内側位置から前記リップ部とは逆向きに突出し、前記ブッシュの面取り部に被さるように当接するシール突起とにより構成したことにある。

また、請求項２の発明によると、前記ダストシールの環状ブロック体は、径方向外側に位置し前記ボス部材の内周面に嵌合される前記外側嵌合面と、該外側嵌合面の軸方向一側から前記ブッシュの軸方向端面に沿って径方向内側に延びた前記ブッシュ当接面と、該ブッシュ当接面とは軸方向の反対側に位置し前記相手方部材に対向して配置される外側端面と、前記外側嵌合面とは径方向の反対側に位置し前記リップ部との間で前記切欠き溝を形成する内側面とを有する構成としている。

また、請求項３の発明によると、前記ダストシールは軟質の弾性体により形成し、前記環状ブロック体は、径方向の厚さ寸法を前記ブッシュよりも薄く、かつ該ブッシュの厚さ寸法に対して１／２以上となる寸法に形成する構成としている。

一方、請求項４の発明によると、前記ブッシュの面取り部は、予め決められた角度αで傾斜したテーパ面により形成し、前記ダストシールのシール突起は、該テーパ面に対して先端が接触した状態で被さる構成としている。

また、請求項５の発明によると、前記ダストシールのシール突起は、前記ブッシュ当接面の径方向内側位置から断面三角形状をなして突出する構成とし、その先端部が前記連結ピンの軸線と平行な直線となす角度βは、前記テーパ面が前記直線となす角度αよりも小さい角度に設定している。

また、請求項６の発明によると、前記ダストシールの環状ブロック体には、前記外側嵌合面の全周にわたって凹凸面を形成する構成としている。

さらに、請求項７の発明によると、前記ダストシールは、その一部または全部にウレタンゴム、ニトリルブタジェンゴム（ＮＢＲ）又はその他の合成ゴムからなる軟質弾性体材料を用いて形成する構成としている。

上述の如く、請求項１の発明によれば、ダストシールに設けたシール突起は、環状ブロック体（ブッシュ当接面）の径方向内側位置からリップ部とは逆向きに突出し、ブッシュの面取り部に被さるように当接するので、例えばグリース等の潤滑剤をブッシュと連結ピンとの間に外部から給脂したときに、潤滑剤の一部がブッシュの軸方向端面側からダストシールのブッシュ当接面側に廻り込むように漏出するのをシール突起によって防止でき、ブッシュの端面とダストシールの当接面との間をシール突起により封止状態に保つことができる。

このため、外部から給脂された潤滑剤の給脂圧力がブッシュの軸方向端面とダストシールの環状ブロック体（ブッシュ当接面）との間に作用するのを抑えることができ、ダストシールをボス部材の内側で安定した姿勢に保つことができると共に、給脂圧力によるダストシールの抜出し防止を図ることができる。また、ダストシールには、環状ブロック体の外周側に特別な抜止め部等を追加して設ける必要がなくなり、ダストシールの成形、加工等を容易に行うことができ、生産性の向上、製造コストの低減等を図ることができる。

また、請求項２の発明は、ダストシールの環状ブロック体を、外側嵌合面，ブッシュ当接面，外側端面および径方向の内側面とにより、横断面が矩形状をなすリング状（環状）のブロックとして形成することができる。これによって、ダストシールの環状ブロック体（外側嵌合面）をボス部材の内周側に嵌合させるときに、環状ブロック体全体の弾性変形代を大きくとることができ、環状ブロック体をボス部材の内周側に弾性変形状態で締代をもって嵌合できると共に、ボス部材の内側にダストシールを安定した状態で保持することができる。

また、請求項３の発明によると、ダストシールは軟質の弾性体により形成し、環状ブロック体の厚さ寸法をブッシュよりも薄く、かつ該ブッシュの厚さ寸法に対して１／２以上となる寸法に形成している。このため、ダストシールの環状ブロック体を比較的厚肉なリングとして形成でき、材料として軟質の弾性体を用いたダストシールの強度、耐久性等を高めることができる。そして、環状ブロック体をボス部材の内周側に嵌合させるときに、環状ブロック体の弾性変形代を大きくとることができ、環状ブロック体をボス部材の内周側に弾性変形状態で締代をもって嵌合できると共に、ボス部材の内側にダストシールを安定した状態で保持することができる。

一方、請求項４の発明によると、ブッシュの面取り部を形成するテーパ面に対して、ダストシールのシール突起は先端が接触した状態で被さるように当接するので、このシール突起の先端側を前記面取り部のテーパ面に対して所謂リップの如く当接させることができ、両者の当接面をシール状態に保つことができる。これにより、潤滑剤の一部がブッシュの軸方向端面とダストシールの環状ブロック体（ブッシュ当接面）との間に廻り込むように漏出するのをシール突起で良好に防止することができる。

また、請求項５の発明によると、ダストシールのシール突起は、ブッシュ当接面の径方向内側位置から断面三角形状をなして突出し、その先端部の角度βを面取り部（テーパ面）の角度αよりも小さい角度に設定している。このため、シール突起の先端部を面取り部側のテーパ面に密着するように当接でき、両者の間のシール性能を高めることができる。

また、請求項６の発明によると、ダストシールの環状ブロック体には、外側嵌合面の全周にわたる凹凸面を形成しているので、ダストシールの環状ブロック体をボス部材の内側に嵌合したときに、環状ブロック体の弾性変形代を凹凸面によって大きくすることができ、ボス部材に対する環状ブロック体の嵌合力、摩擦抵抗力等を高めることができ、これにより、ボス部材内で環状ブロック体を抜止め状態に保持することができる。

さらに、請求項７の発明によると、前述の如く環状ブロック体、リップ部、切欠き溝およびシール突起からなるダストシールを、その一部または全部にウレタンゴム、ニトリルブタジェンゴム（ＮＢＲ）又はその他の合成ゴムからなる弾性体材料を用いて形成することができる。

以下、本発明の実施の形態による軸受装置を、油圧ショベルに設けられた作業装置のアームとバケットとの連結部に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

まず、図１ないし図９は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は建設機械としての油圧ショベルで、該油圧ショベル１は、例えばクローラ式の下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、該上部旋回体３の前部側に俯仰動可能に設けられた作業装置４とにより大略構成されている。この場合、下部走行体２と上部旋回体３は、油圧ショベル１の車体を構成するものである。

そして、作業装置４は、上部旋回体３の前部側にピン結合され、ブームシリンダ５によって俯仰動されるブーム６と、該ブーム６の先端側にピン結合され、アームシリンダ７によって俯仰動されるアーム８と、該アーム８の先端側にピン結合され、バケットシリンダ９によって回動される作業具としてのバケット１０とにより大略構成されている。

ここで、作業装置４のうち、例えばアーム８とバケット１０との間のピン結合部には、アーム８の先端側にバケット１０を回動可能に連結するために後述の軸受装置１１が装備されている。

１１は例えばアーム８とバケット１０との間に設けられた軸受装置で、該軸受装置１１は、アーム８の先端側にバケット１０を回動可能に連結するもので、後述のボス部材１２、ブッシュ１４、ブラケット１５，１６、連結ピン１７、ダストシール２０等により構成されている。

１２はアーム８の先端部に設けられたボス部材で、該ボス部材１２は、例えば鋼管等により円筒状に形成されている。ここで、ボス部材１２の内周側には、図２に示すように軸方向の中間部に位置し、後述のブッシュ１４が嵌合されるブッシュ嵌合穴１２Ａと、軸方向の両端側に位置し後述のダストシール２０が嵌合されるシール嵌合穴１２Ｂ，１２Ｂとが設けられている。

そして、シール嵌合穴１２Ｂの穴径は、ブッシュ嵌合穴１２Ａの穴径と等しいか、または僅かに大きい寸法に形成されている。これにより、ボス部材１２のブッシュ嵌合穴１２Ａ内には、後述のブッシュ１４が軸方向外側のシール嵌合穴１２Ｂ側から、例えば圧入等の手段を用いて強制的な外力を加えることにより嵌合されるものである。

また、ボス部材１２には、該ボス部材１２内にグリース等の潤滑油を給脂するための左，右の潤滑油通路１２Ｃ，１２Ｃが径方向に穿設されている。そして、これらの潤滑油通路１２Ｃは、図２、図３に示すようにボス部材１２の外周側で給脂ニップル１３によって閉塞されるものである。

１４はボス部材１２のブッシュ嵌合穴１２Ａ内に圧入等の手段によって嵌着された円筒状のブッシュで、該ブッシュ１４の内周側は後述の連結ピン１７が挿通されるピン挿通穴１４Ａとなっている。また、ブッシュ１４の両端側には、ボス部材１２の潤滑油通路１２Ｃと対応する外周部位に全周に亘って形成された環状の凹溝１４Ｂと、この凹溝１４Ｂからピン挿通穴１４Ａに向けて径方向に貫通する潤滑油通路１４Ｃとが形成されている。

これにより、給脂ニップル１３から給脂された潤滑油は、ボス部材１２の潤滑油通路１２Ｃ、ブッシュ１４の凹溝１４Ｂ、潤滑油通路１４Ｃを通じて、ブッシュ１４のピン挿通穴１４Ａと後述の連結ピン１７との間の摺動面に向けて供給されるものである。

また、ブッシュ１４の軸方向両端側には、図２〜図６に示すように、環状の平坦面として形成され後述のダストシール２０（環状ブロック体２０Ａのブッシュ当接面２０Ａ2 ）が対面して配置される端面１４Ｄと、該端面１４Ｄの径方向内側に位置し斜めに角度α（図４参照）で傾斜した環状のテーパ面からなる径方向内側の面取り部１４Ｅと、端面１４Ｄの径方向外側に位置し面取り部１４Ｅと同等な角度で斜めに傾斜した環状のテーパ面からなる径方向外側の面取り部１４Ｆとが設けられている。

そして、この場合の面取り部１４Ｆは、ボス部材１２のブッシュ嵌合穴１２Ａ内にブッシュ１４を押込むように嵌合するときのガイド面となるようにテーパ状に形成されている。また、径方向内側の面取り部１４Ｅについても、後述の連結ピン１７をブッシュ１４のピン挿通穴１４Ａ内に挿通するときのガイド面となるように角度α（例えば、４０°＜α＜５０°、好ましくはα＝４５°）のテーパ面として形成されている。

１５，１６はバケット１０に一体に設けられた相手方部材としての左，右のブラケットで、該ブラケット１５，１６は、ボス部材１２を左，右両側から挟むように配設されている。そして、左，右のブラケット１５，１６には、ボス部材１２のブッシュ嵌合穴１２Ａと同軸となるようにピン挿通穴１５Ａ，１６Ａが穿設され、これらのピン挿通穴１５Ａ，１６Ａ内には後述の連結ピン１７が挿通される。

これにより、左，右のブラケット１５，１６はボス部材１２に対して相対回転可能に連結されるものである。また、右側のブラケット１６には、図２に示すように外側面に固定環１６Ｂが溶接等の手段により固定して設けられ、この固定環１６Ｂ内には後述のボルト１８が径方向に挿通される。

１７は軸受装置１１の一部を構成する連結ピンで、該連結ピン１７は、軸方向の一端側に大径なフランジ部１７Ａが設けられ、他端側には径方向に貫通するボルト挿通穴１７Ｂが穿設されている。そして、連結ピン１７は、軸方向の一端側がブラケット１５のピン挿通穴１５Ａに挿通され、軸方向の中間部がブッシュ１４のピン挿通穴１４Ａに摺動可能に挿通され、軸方向の他端側がブラケット１６のピン挿通穴１６Ａに挿通される。これにより、連結ピン１７は、ボス部材１２を左，右のブラケット１５，１６間に回動可能に連結するものである。

１８は連結ピン１７の抜止めを行うボルトで、このボルト１８は、図２に示す如く連結ピン１７のフランジ部１７Ａがブラケット１５に当接する位置まで連結ピン１７をピン挿通穴１５Ａ，１４Ａ，１６Ａ内に挿通したときに、連結ピン１７のボルト挿通穴１７Ｂに対してブラケット１６側の固定環１６Ｂを介して挿通される。そして、この状態でボルト１８の先端側にはナット１９が螺着され、これによりボルト１８は、連結ピン１７をブラケット１５，１６に対して抜止め状態および廻止め状態に保持するものである。

２０，２０は第１の実施の形態で採用したダストシールで、該ダストシール２０は、図２に示す如くブッシュ１４の軸方向両端側に位置してボス部材１２のシール嵌合穴１２Ｂと連結ピン１７との間に設けられる。そして、ダストシール２０は、外部からの異物（例えば、塵埃等のダスト、雨水等の液体）がブッシュ１４のピン挿通穴１４Ａと連結ピン１７の外周面との間に侵入するのを防止し、両者の摺動面を異物から保護するものである。

ここで、ダストシール２０は、図３、図４に示すように、ボス部材１２のシール嵌合穴１２Ｂ内に締代をもって嵌合され軸方向一側の端面（後述のブッシュ当接面２０Ａ2 ）がブッシュ１４の端面１４Ｄに面接触状態で当接する筒状の環状ブロック体２０Ａと、基端側がブッシュ当接面２０Ａ2 の径方向内側に位置して環状ブロック体２０Ａに一体形成され先端側がブッシュ１４とは反対側、即ちブラケット１５，１６側に向けて漸次縮径するように斜めに傾斜して延び、その最小径部となる先端部が連結ピン１７の外周面に適度な弾性力をもって摺動するリップ部２０Ｂと、後述の切欠き溝２０Ｃ、円筒面２０Ｄおよびシール突起２０Ｅとからなる断面略Ｕ字状のリング体（例えば、図７参照）として構成されている。

この場合、ダストシール２０の環状ブロック体２０Ａは、図４〜図９に示すように径方向外側に位置し、ボス部材１２のシール嵌合穴１２Ｂ内に嵌合される外側嵌合面２０Ａ1 と、該外側嵌合面２０Ａ1 の軸方向一側からブッシュ１４の端面１４Ｄに沿って径方向内側に延び、ブッシュ１４の端面１４Ｄに面接触状態で当接するブッシュ当接面２０Ａ2 と、該ブッシュ当接面２０Ａ2 とは反対側の軸方向他側に位置し、相手方部材となるブラケット１６（１５）の側面と軸方向で対向する位置に配置された外側端面２０Ａ3 と、外側嵌合面２０Ａ1 とは径方向の反対側に径方向内側に位置し、リップ部２０Ｂとの間で後述の切欠き溝２０Ｃを形成する内側面２０Ａ4 とを有している。

そして、この内側面２０Ａ4 は、後述の切欠き溝２０Ｃを介してリップ部２０Ｂを径方向外側から全周にわたって取囲むものである。また、環状ブロック体２０Ａの外側端面２０Ａ3 は、外側嵌合面２０Ａ1 と内側面２０Ａ4 との間を全周にわたって延びると共に、ブッシュ当接面２０Ａ2 に対して平行となった環状面を形成している。

ここで、ダストシール２０の環状ブロック体２０Ａは、これらの外側嵌合面２０Ａ1 、ブッシュ当接面２０Ａ2 、外側端面２０Ａ3 および内側面２０Ａ4 により、横断面が矩形状をなすリング状のブロックとして形成されている。また、ダストシール２０を図３に示すようにボス部材１２のシール嵌合穴１２Ｂ内に嵌合した状態では、環状ブロック体２０Ａのブッシュ当接面２０Ａ2 がブッシュ１４の端面１４Ｄに面接触状態で当接し、外側端面２０Ａ3 は、相手方部材となるブラケット１６（１５）の側面と軸方向で対向する位置に配置される。

また、ダストシール２０は、環状ブロック体２０Ａのブッシュ当接面２０Ａ2 とは軸方向の反対側となる位置にＶ字状またはＵ字状をなして切欠くように形成された切欠き溝２０Ｃを有している。そして、この切欠き溝２０Ｃは、環状ブロック体２０Ａの内側面２０Ａ4 とリップ部２０Ｂの外周面２０Ｂ1 との間を全周にわたって延び、その横断面がＶ字状なして形成されている。また、ダストシール２０のリップ部２０Ｂは、図３に示す如く連結ピン１７の外周面に摺接するときに、切欠き溝２０Ｃによって径方向外側に向けた弾性変形が可能になるものである。

また、ダストシール２０の内周側には、リップ部２０Ｂの基端側内周に均一な内径をもって形成された円筒面２０Ｄと、後述のシール突起２０Ｅとが設けられている。そして、円筒面２０Ｄは、環状ブロック体２０Ａのうちブッシュ当接面２０Ａ2 の径方向内側位置から連結ピン１７の外周面に沿って軸方向（ブッシュ当接面２０Ａ2 に対して垂直方向）に延び、連結ピン１７の外周面との間には図３に示すように小さな隙間が確保されるものである。

また、ダストシール２０の内周側には、図４、図９に示すようにブッシュ当接面２０Ａ2 の径方向内側位置から断面三角形状をなして突出するシール突起２０Ｅが一体形成されている。そして、該シール突起２０Ｅは、均一な内径をもった円筒面２０Ｄに対して、リップ部２０Ｂとは軸方向で逆向きに突出している。また、シール突起２０Ｅは、断面三角形の鋭角状をなす先端部２０Ｅ1 を有し、先端部２０Ｅ1 が後述の仮想線２１となす角度βは、面取り部１４Ｅの角度αよりも小さい角度に形成されている。

ここで、ブッシュ１４の端面１４Ｄ側に形成される面取り部１４Ｅの角度αは、例えば４０°＜α＜５０°に設定され、好ましくは４５度（α＝４５°）のテーパ面として形成されている。これに対し、シール突起２０Ｅの角度βは、例えば３０°よりも大きく、角度αよりも小さい角度（３０°＜β＜α）に設定するのが好ましい。

具体的には、面取り部１４Ｅの角度αが、α＝４５°の場合には、シール突起２０Ｅの角度βは、３０°≦β≦４５°に設定される。なお、シール突起２０Ｅの角度βを、例えば３０°よりも小さい角度とした場合には、シール突起２０Ｅ全体が薄肉となって強度低下を招き、早期に損傷、破損される可能性が高くなるものである。

また、ダストシール２０は、シール突起２０Ｅの基端とブッシュ当接面２０Ａ2 との間に鈍角状の角部からなる境界部２０Ｆを有し、この境界部２０Ｆは、図４に示すようにブッシュ１４の端面１４Ｄと面取り部１４Ｅとの境界位置と同等の径方向寸法（同等な高さ位置）をもって形成されている。即ち、境界部２０Ｆは、図４、図９中に二点鎖線で示す仮想線２１上に配置されている。

この場合、仮想線２１は、ブッシュ１４の端面１４Ｄと面取り部１４Ｅとの境界位置と、ダストシール２０の境界部２０Ｆとの間を結ぶ直線（軸線と平行な直線）からなり、例えば連結ピン１７の軸線、またはダストシール２０の均一な円筒面２０Ｄに対して平行な直線として規定されるものである。

そして、ダストシール２０の環状ブロック体２０Ａをボス部材１２のシール嵌合穴１２Ｂ内に嵌合し、ブッシュ１４の端面１４Ｄにブッシュ当接面２０Ａ2 を対面させるときには、図５に示すように、シール突起２０Ｅの先端部２０Ｅ1 がブッシュ１４の面取り部１４Ｅに先に接触した状態で被さる。

次に、この状態からダストシール２０をボス部材１２内に押込んだときには、図６に示すようにダストシール２０のブッシュ当接面２０Ａ2 がブッシュ１４の端面１４Ｄに面接触するように当接し、このときにはシール突起２０Ｅがブッシュ１４の面取り部１４Ｅに内側から被さるように当接する。

これにより、シール突起２０Ｅは、後述の如く潤滑油の一部がブッシュ１４の面取り部１４Ｅ側から端面１４Ｄとブッシュ当接面２０Ａ2 との間に廻り込むように漏出するのを防ぎ、ブッシュ１４の端面１４Ｄとダストシール２０のブッシュ当接面２０Ａ2 との間を封止状態に保つものである。

また、ダストシール２０は、例えば合成ゴム等の軟質な弾性体を用いて形成され、この弾性体としては、その一部または全部にウレタンゴム、ニトリルブタジェンゴム（ＮＢＲ）又はその他の合成ゴムからなる弾性体材料（弾性樹脂材料）が用いられるものである。

ところで、前述した特許文献１（特開２００６−９０４００号公報）では、ダストシールの素材として強度の強い樹脂材料、例えば高硬度エステル系ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂等を用いている。しかし、これらの材料は、強度は非常に優れており嵌合力は高いが、それ故に追従性に劣ることが問題となる。

そこで、本実施の形態では、ダストシール２０の素材としてウレタンゴム、ニトリルブタジェンゴム又はその他の合成ゴム等の軟質な弾性体を用いることにより、連結ピン１７に対するリップ部２０Ｂの追従性を高め、シール性能を高めるようにしている。この場合、連結ピン１７に対するリップ部２０Ｂのシール性能は、ダストシール２０全体の性能を左右する重要な要素である。

そして、ダストシール２０は、図４、図９に示す如く環状ブロック体２０Ａの径方向における厚さ寸法ａが、リップ部２０Ｂの厚さ寸法ｂに対して３倍以上となり、例えば厚さ寸法ｂを１ｍｍ程度としたときに、環状ブロック体２０Ａの厚さ寸法ａは３ｍｍ以上に形成するのがよい。また、環状ブロック体２０Ａの厚さ寸法ａは、図４に示すようにブッシュ１４の肉厚ｃ（径方向の厚さ寸法）に対して下記の数１式による範囲内に設定されるものである。

本実施の形態による油圧ショベル１は上述の如き構成を有するもので、次に、油圧ショベル１を操作して掘削作業等を行うときの動作について説明する。

まず、オペレータは、上部旋回体３のキャブ内に搭乗し、該キャブ内に設けられた走行用の操作レバーを操作することにより、下部走行体２のクローラを駆動して油圧ショベル１を前進または後退させることができる。また、作業用の操作レバーを操作することにより、作業装置４を俯仰動させて土砂の掘削作業等を行うことができる。

また、作業装置４のバケット１０を動作させるときには、バケットシリンダ９を伸縮することにより、アーム８の先端側で軸受装置１１の連結ピン１７を中心にしてバケット１０を回動させることができる。このときに、ボス部材１２と連結ピン１７との間に設けられたダストシール２０は、ブッシュ１４のピン挿通穴１４Ａと連結ピン１７との摺動面にダスト（土砂）、水等の異物が侵入するのを阻止するものである。

この場合、ダストシール２０の環状ブロック体２０Ａは、ボス部材１２のシール嵌合穴１２Ｂよりも予め大径に形成され、シール嵌合穴１２Ｂ内に弾性変形状態で締代をもって嵌合される。そして、このときに環状ブロック体２０Ａの一側面であるブッシュ当接面２０Ａ2 は、ブッシュ１４の端面１４Ｄに弾性的に押付けた状態で当接される。また、ダストシール２０のリップ部２０Ｂは、その先端側が連結ピン１７の外周面に適度な弾性力をもって摺接し、外部からの異物がブッシュ１４のピン挿通穴１４Ａと連結ピン１７の外周面との間に侵入するのを防止するものである。

ところで、軸受装置１１の最初の組立時、または保守、点検等を行うメンテナンス時等にグリース等の潤滑油を給脂ニップル１３側から給脂すると、この潤滑油は、ボス部材１２の潤滑油通路１２Ｃ、ブッシュ１４の凹溝１４Ｂ、潤滑油通路１４Ｃを通じてピン挿通穴１４Ａと連結ピン１７との間の摺動面に向けて供給される。しかし、軸受装置１１のブッシュ１４と連結ピン１７との間に給脂された潤滑油は、その一部が連結ピン１７の外周面に沿って軸方向外側に流出し、例えばダストシール２０のブッシュ当接面２０Ａ2 とブッシュ１４の端面１４Ｄとの間に向けて漏出する可能性がある。

そして、仮に、潤滑油の一部がダストシール２０のブッシュ当接面２０Ａ2 側に漏出すると、この潤滑油は給脂作業に伴う給脂圧力により、ダストシール２０全体をブッシュ１４の端面１４Ｄから引き離す方向に押圧力を作用させ、これが原因となってダストシール２０がボス部材１２のシール嵌合穴１２Ｂから外部に抜出してしまう虞れがある。

そこで、本実施の形態によれば、ダストシール２０にシール突起２０Ｅを一体に形成し、このシール突起２０Ｅは、ブッシュ当接面２０Ａ2 の径方向内側位置からリップ部２０Ｂとは逆向きに突出してブッシュ１４の面取り部１４Ｅに内側から被さるように当接する構成としている。また、この場合のシール突起２０Ｅは、ブッシュ当接面２０Ａ2 の径方向内側部位（内側の円筒面２０Ｄと境界部２０Ｆとの間）から断面三角形状をなして突出し、その先端部２０Ｅ1 の角度βを面取り部１４Ｅの角度αよりも小さい角度に設定する構成としている。

これにより、ダストシール２０をボス部材１２のシール嵌合穴１２Ｂ内に装着するときには、図５に示すようにブッシュ当接面２０Ａ2 がブッシュ１４の端面１４Ｄに対面する段階で、シール突起２０Ｅの先端部２０Ｅ1 が先にブッシュ１４の面取り部１４Ｅに接触する。その後に、ダストシール２０をボス部材１２内に強く押込んだ段階では、図６に示すようにダストシール２０のブッシュ当接面２０Ａ2 がブッシュ１４の端面１４Ｄに広く面接触するように当接し、このときにはシール突起２０Ｅ全体をブッシュ１４の面取り部１４Ｅに内側から被せるように当接することができる。

この結果、例えばグリース等の潤滑油を給脂ニップル１３側から給脂したときに、ブッシュ１４と連結ピン１７との間に給脂された潤滑油の一部が連結ピン１７の外周面に沿って軸方向外側（面取り部１４Ｅ側）に流出しても、これがダストシール２０のブッシュ当接面２０Ａ2 とブッシュ１４の端面１４Ｄとの間に廻り込むように漏出するのを、シール突起２０Ｅによって防止することができ、ブッシュ１４の端面１４Ｄとダストシール２０のブッシュ当接面２０Ａ2 との間を封止状態に保つことができる。

そして、このときの潤滑油は、シール突起２０Ｅにより面取り部１４Ｅ側に漏出するのを阻止されるため、例えば図６中の矢示Ａ方向へと円筒面２０Ｄに沿って流れ、その一部はリップ部２０Ｂを径方向外側へと押上げるように弾性変形させ、リップ部２０Ｂの外側へと余剰油となって排出される。

従って、本実施の形態では、ダストシール２０にシール突起２０Ｅを設けることにより、軸受装置１１内に外部から給脂された潤滑油の給脂圧力等がブッシュ１４の端面１４Ｄとダストシール２０のブッシュ当接面２０Ａ2 との間に作用するのを抑えることができ、ダストシール２０をボス部材１２のシール嵌合穴１２Ｂ内で安定した姿勢に保つことができる。そして、ダストシール２０のシール突起２０Ｅにより、ブッシュ１４の端面１４Ｄとダストシール２０のブッシュ当接面２０Ａ2 との間を封止状態に保つことができ、給脂圧力によるダストシール２０の抜出し防止を図ることができる。

このため、ダストシール２０には、例えば環状ブロック体２０Ａの外周側等に、例えば特許文献１による従来技術のように、特別な抜止め部等を追加して設ける必要がなくなる。これにより、ダストシール２０の成形、加工等を容易に行うことができ、生産性の向上、製造コストの低減等を図ることができる。

また、前述した環状ブロック体２０Ａ、リップ部２０Ｂ、切欠き溝２０Ｃおよびシール突起２０Ｅ等からなるダストシール２０は、例えば合成ゴム等の軟質な弾性体を用いて形成され、この弾性体としては、その一部または全部にウレタンゴム、ニトリルブタジェンゴム（ＮＢＲ）又はその他の合成ゴムからなる弾性体材料（弾性樹脂材料）が用いられる。

そして、軟質な弾性体からなるダストシール２０は、環状ブロック体２０Ａが外側嵌合面２０Ａ1 、ブッシュ当接面２０Ａ2、外側端面２０Ａ3 および内側面２０Ａ4 により、横断面が矩形状をなす環状のブロックとして形成されている。このため、ダストシール２０の環状ブロック体２０Ａ（外側嵌合面２０Ａ1 ）をボス部材１２のシール嵌合穴１２Ｂ内に嵌合させるときに、環状ブロック体２０Ａ全体の弾性変形代を大きくとることができ、環状ブロック体２０Ａをシール嵌合穴１２Ｂ内に弾性変形状態で締代をもって嵌合できる。そして、これにより、ボス部材１２のシール嵌合穴１２Ｂ内にダストシール２０を安定した状態で保持することができる。

また、ダストシール２０の環状ブロック体２０Ａは、例えば図４に示すように厚さ寸法ａをブッシュ１４の肉厚ｃよりも薄く、かつ肉厚ｃに対して１／２以上となる寸法（ｃ ＞ａ≧ ｃ／２）に形成している。このため、ダストシール２０の環状ブロック体２０Ａを比較的厚肉なリングとして形成でき、材料として軟質の弾性体を用いたダストシール２０の強度、耐久性等を高めることができる。

一方、ダストシール２０のリップ部２０Ｂは、環状ブロック体２０Ａの厚さ寸法ａに対して、例えば１／３以下となるように厚さ寸法ｂ（図４参照）を相対的に薄く形成しているため、環状ブロック体２０Ａをボス部材１２内に嵌合したときに環状ブロック体２０Ａの弾性変形代が大きくなったとしても、この影響がリップ部２０Ｂに及ぶのを抑えることができ、リップ部２０Ｂの先端側を連結ピン１７の外周面に適正な弾性力をもって摺接させることができる。これにより、ダストシール２０としての耐久性、寿命を高めることができ、長期にわたって安定したシール効果を発揮することができる。

また、ダストシール２０のシール突起２０Ｅは、ブッシュ１４の面取り部１４Ｅ（テーパ面）に対して先端部２０Ｅ1 が先に接触した状態で内側から被さるように当接するので、シール突起２０Ｅの先端部２０Ｅ1 側を面取り部１４Ｅの角度αのテーパ面に対して所謂リップの如く当接させることができ、面取り部１４Ｅとシール突起２０Ｅとの当接面をシール状態に保つことができる。

しかも、シール突起２０Ｅの先端部２０Ｅ1 は、面取り部１４Ｅを角度αの傾斜面として形成したときに、その角度βを、例えば３０°よりも大きく、角度αよりも小さい角度に設定している。これにより、図５、図６に示す如く、シール突起２０Ｅの先端部２０Ｅ1 を面取り部１４Ｅのテーパ面に密着するように当接でき、両者の間のシール性能を高めることができる。しかも、シール突起２０Ｅはダストシール２０の一部として一体成形できるので、ダストシール２０にシール突起２０Ｅを容易に設けることができ、生産性の向上、製造コストの低減等を図ることができる。

次に、図１０および図１１は本発明の第２の実施の形態を示し、第２の実施の形態の特徴は、ダストシールの環状ブロック体に全周にわたって複数の凹溝を設け、これによって、環状ブロック体の外側嵌合面に凹凸面を形成する構成としたことにある。なお、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、３１は第２の実施の形態で採用したダストシールで、該ダストシール３１は、第１の実施の形態で述べたダストシール２０とほぼ同様に構成され、環状ブロック体３１Ａ、外周面３１Ｂ1 をもったリップ部３１Ｂ、切欠き溝３１Ｃ、円筒面３１Ｄ、先端部３１Ｅ1 をもったシール突起３１Ｅおよび境界部３１Ｆを有している。そして、環状ブロック体３１Ａは、外側嵌合面３１Ａ1、ブッシュ当接面３１Ａ2 、外側端面３１Ａ3 および内側面３１Ａ4 により、横断面が矩形状をなすリング状のブロックとして形成されている。

しかし、第２の実施の形態によるダストシール３１は、環状ブロック体３１Ａの外側嵌合面３１Ａ1 側に後述の凹溝３２が形成されている点で、第１の実施の形態によるダストシール２０と相違している。そして、環状ブロック体３１Ａの厚さ寸法ａ1 は、後述の凹溝３２によって弾性変形代をより大きくすることができるため、第１の実施の形態で述べた環状ブロック体２０Ａの厚さ寸法ａよりも大きく形成されている（ａ1 ＞ａ）。なお、環状ブロック体３１Ａの厚さ寸法ａ1 は、厚さ寸法ａよりも必ずしも大きく形成する必要はなく、場合によっては、厚さ寸法ａと等しい寸法に形成してもよいものである。

３２，３２，…は第２の実施の形態で採用した複数の凹溝で、これらの凹溝３２は、図１１に示すように環状ブロック体３１Ａの外側嵌合面３１Ａ1 側に全周にわたって設けられ、環状ブロック体３１Ａの外側嵌合面３１Ａ1 を凹凸面に形成するものである。ここで、各凹溝３２は、例えば連結ピン１７の軸線Ｏ−Ｏに対して平行に延びる溝形状を有し、環状ブロック体３１Ａの外側嵌合面３１Ａ1 にほぼ一定の間隔をもって配置されている。

そして、軟質の弾性体からなるダストシール３１は、環状ブロック体３１Ａの外側嵌合面３１Ａ1 が各凹溝３２により凹凸面として形成されるため、環状ブロック体３１Ａをボス部材１２のシール嵌合穴１２Ｂ内に嵌合したときに、環状ブロック体３１Ａの弾性変形代を各凹溝３２によって大きくすることができ、その嵌合力、摩擦抵抗力等を高めることができる。これにより、各凹溝３２は、ボス部材１２のシール嵌合穴１２Ｂ内で環状ブロック体３１Ａを抜止め状態に保持する機能も有するものである。

かくして、このように構成される第２の実施の形態では、ダストシール３１の環状ブロック体３１Ａに、ブッシュ当接面３１Ａ2 の径方向内側位置からリップ部３１Ｂとは逆向きに突出するシール突起３１Ｅを一体に形成しているので、このシール突起３１Ｅをブッシュ１４の面取り部１４Ｅに対し内側から被さるように当接させることができ、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

しかも、第２の実施の形態では、ダストシール３１の環状ブロック体３１Ａに全周にわたって複数の凹溝３２を設け、その外側嵌合面３１Ａ1 を凹凸面として形成しているので、ダストシール３１の環状ブロック体３１Ａをボス部材１２のシール嵌合穴１２Ｂ内に嵌合したときに、その嵌合力、摩擦抵抗力等を高めることができ、ボス部材１２のシール嵌合穴１２Ｂ内で環状ブロック体３１Ａを抜止め状態に保持することができる。

なお、前記第２の実施の形態では、環状ブロック体３１Ａの外側嵌合面３１Ａ1 側に設ける各凹溝３２を、連結ピン１７の軸線Ｏ−Ｏに対して平行に延びる構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１２に示す変形例のように凹溝３３，３３，…を形成してもよい。この場合の凹溝３３は、連結ピン１７の軸線Ｏ−Ｏに対して、例えば４５°程度だけ斜めに傾斜した溝形状を有している。

そして、凹溝３３は斜めに傾斜した溝形状を有することにより、ボス部材１２内での環状ブロック体３１Ａの抜止め効果を、より一層高めることができるものである。なお、各凹溝３３の傾斜角度については、１°以上で、９０°以下となる角度の範囲内で設計仕様等に応じて変更可能なものである。

また、前記第１の実施の形態では、環状ブロック体２０Ａの厚さ寸法ａを、例えば３ｍｍ程度とし、リップ部２０Ｂの厚さ寸法ｂを、例えば１ｍｍ程度に形成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば厚さ寸法ａを３ｍｍよりも大きく、または３ｍｍ未満に形成してもよく、厚さ寸法ｂを１ｍｍよりも大きく、または１ｍｍ未満の寸法に形成してもよい。

即ち、第１の実施の形態で採用したダストシール２０の環状ブロック体２０Ａおよびリップ部２０Ｂ等の寸法は、ボス部材１２、連結ピン１７等の外形寸法、設置スペース等の設計に関する条件で、適宜に設定されるもので、上述した数値に限定されるものではない。そして、この点は第２の実施の形態で述べたダストシール３１にも同様に適用することができる。

また、各実施の形態では、軸受装置１１をアーム８とバケット１０との間のピン結合部に適用した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば作業装置４を構成するブーム６の先端とアーム８との間のピン結合部、ブーム６のフート部と上部旋回体３との間のピン結合部、各シリンダ５，７，９のピン結合部等に軸受装置を適用してもよい。

さらに、各実施の形態では、軸受装置１１を油圧ショベル１に適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、油圧クレーン、リフトトラック等の他の建設機械にも広く適用できるものである。

本発明の第１の実施の形態による軸受装置が適用された油圧ショベルを示す正面図である。 図１中の軸受装置を拡大して示す縦断面図である。 図２中のボス部材、ブッシュ、連結ピンおよびダストシール等を拡大して示す部分断面図である。 ダストシールをボス部材の内周側に取付ける前の状態を示す要部拡大断面図である。 ボス部材の内周側にダストシールを嵌合する途中の状態を示す図４とほぼ同様な要部拡大断面図である。 ボス部材の内周側にダストシールを嵌合した状態を示す図５と同様な要部拡大断面図である。 図４中のダストシールをリップ部の先端側からみた斜視図である。 図４中のダストシールをブッシュ当接面側からみた側面図である。 ダストシールを図８中の矢示IX−IX方向からみた拡大断面図である。 第２の実施の形態によるダストシールを示す図９と同様な拡大断面図である。 第２の実施の形態によるダストシールの外観形状を示す斜視図である。 変形例によるダストシールの全体形状を示す斜視図である。

符号の説明

１１ 軸受装置
１２ ボス部材
１２Ａ ブッシュ嵌合穴
１２Ｂ シール嵌合穴
１４ ブッシュ
１４Ａ ピン挿通穴
１４Ｄ 端面
１４Ｅ 面取り部
１５，１６ ブラケット（相手方部材）
１７ 連結ピン
２０，３１ ダストシール
２０Ａ，３１Ａ 環状ブロック体
２０Ａ1 ，３１Ａ1 外側嵌合面
２０Ａ2 ，３１Ａ2 ブッシュ当接面
２０Ａ3 ，３１Ａ3 外側端面
２０Ａ4 ，３１Ａ4 内側面
２０Ｂ，３１Ｂ リップ部
２０Ｃ，３１Ｃ 切欠き溝
２０Ｅ，３１Ｅ シール突起
２０Ｅ1 ，３１Ｅ1 先端部
２１ 仮想線（直線）
３２，３３ 凹溝

Claims (7)

1. 内周側にブッシュが嵌着して設けられたボス部材と、前記ブッシュの内周側に挿通され前記ボス部材を相手方部材に回動可能に連結する連結ピンと、前記ブッシュの軸方向両端側に位置して前記ボス部材と連結ピンとの間に設けられたダストシールとを備え、前記ブッシュの軸方向端部には、その内周側に位置し前記連結ピンをブッシュ内に挿通するときのガイド面となるテーパ状の面取り部を形成してなる軸受装置において、
   前記ダストシールは、
   横断面が矩形状をなす環状のブロックとして形成され、外周側が外側嵌合面となって前記ボス部材の内周側に締代をもって嵌合し、軸方向の一側面が前記ブッシュの軸方向端面に面接触状態で当接するブッシュ当接面となった環状ブロック体と、
   基端側が前記ブッシュ当接面の径方向内側に位置して前記環状ブロック体に一体形成され、先端側が前記ブッシュとは反対方向へと漸次縮径するように斜めに延びて前記連結ピンの外周面に摺接するリップ部と、
   前記ブッシュ当接面とは軸方向の反対側に位置し、前記環状ブロック体の内側面と該リップ部との間を全周にわたって切欠くことにより形成された切欠き溝と、
   前記ブッシュ当接面の径方向内側位置から前記リップ部とは逆向きに突出し、前記ブッシュの面取り部に被さるように当接するシール突起とにより構成したことを特徴とする軸受装置。
2. 前記ダストシールの環状ブロック体は、径方向外側に位置し前記ボス部材の内周面に嵌合される前記外側嵌合面と、該外側嵌合面の軸方向一側から前記ブッシュの軸方向端面に沿って径方向内側に延びた前記ブッシュ当接面と、該ブッシュ当接面とは軸方向の反対側に位置し前記相手方部材に対向して配置される外側端面と、前記外側嵌合面とは径方向の反対側に位置し前記リップ部との間で前記切欠き溝を形成する内側面とを有する構成としてなる請求項１に記載の軸受装置。
3. 前記ダストシールは軟質の弾性体により形成し、前記環状ブロック体は、径方向の厚さ寸法を前記ブッシュよりも薄く、かつ該ブッシュの厚さ寸法に対して１／２以上となる寸法に形成する構成としてなる請求項１または２に記載の軸受装置。
4. 前記ブッシュの面取り部は、予め決められた角度αで傾斜したテーパ面により形成し、前記ダストシールのシール突起は、該テーパ面に対して先端が接触した状態で被さる構成としてなる請求項１，２または３に記載の軸受装置。
5. 前記ダストシールのシール突起は、前記ブッシュ当接面の径方向内側位置から断面三角形状をなして突出する構成とし、その先端部が前記連結ピンの軸線と平行な直線となす角度βは、前記テーパ面が前記直線となす角度αよりも小さい角度に設定してなる請求項４に記載の軸受装置。
6. 前記ダストシールの環状ブロック体には、前記外側嵌合面の全周にわたって凹凸面を形成する構成としてなる請求項１，２，３，４または５に記載の軸受装置。
7. 前記ダストシールは、その一部または全部にウレタンゴム、ニトリルブタジェンゴム（ＮＢＲ）又はその他の合成ゴムからなる軟質弾性体材料を用いて形成する構成としてなる請求項１，２，３，４，５または６に記載の軸受装置。

Images