JP2011017411A

JP2011017411A - フローティングシール構造

Info

Publication number: JP2011017411A
Application number: JP2009163603A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Kawamoto; 正治川本
Original assignee: TAIHEIYO SEIKI KK
Current assignee: TAIHEIYO SEIKI KK
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2011-01-27

Abstract

【課題】土砂等の異物の堆積による圧力に対抗してシール性能を保つ油圧ショベル等のトラックローラ等に用いられるフローティングシール構造を提供する。
【解決手段】固定側カラーハウジング１９と回転側ローラハウジング２１との間の軸方向の隙間をシールするために隙間の径方向に設けられたフローティングシールとを備え、フローティングシールは固定側カラーハウジングの内周部と回転側ローラハウジングの内周部に配置されて互いに摺接する摺接面を有する一対のシールリング２４Ｂで構成し、一対のシールリングのうち、一方のシールリングと固定側カラーハウジングの内周部との間及び他方のシールリングと回転側ローラハウジングの内周部との間に設けられた一対の弾性リング２４Ａが、固定側カラーハウジングの内周部と一方のシールリングの間に生じる隙間と、回転側ローラハウジングの内周部と他方のシールリングの間に生じる隙間をそれぞれ密閉する。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば油圧ショベル、ブルドーザ（トラクタ）及びクローラクレーン等の装
軌式車両の足回り部品であるローラ類及び減速装置等に用いられるフローティングシール
構造に関するものである。

一般に、油圧ショベル等の装軌式車両の下部走行体は、左右のサイドフレームを有するトラックフレームと、各サイドフレームの下側に設けられる複数のトラックローラと、各サイドフレームの上側に設けられる一個又は複数のキャリアローラと、各サイドフレームの一端側に設けられる走行装置と、各サイドフレームの他端側に設けられる誘導輪と走行減速装置に設けられた駆動輪（スプロケット）と誘導輪とに巻きつけられる履帯とにより大略構成されている。

そして、油圧ショベル等の下部走行体は、通常回転源となる油圧モータと、該油圧モー
タの回転を減速して出力する走行減速装置からなり、走行減速装置に設けられた駆動輪が
履帯に噛み合い走行する。

また、下部走行体には油圧ショベル等の自重を支えるトラックローラが複数個配置され
ているが、このトラックローラは、走行を円滑にするために下部走行体にボルト等にて連
結されて固定側となる２個のカラーと１本のシャフトと、該シャフトに対して回転する回
転側のローラとで大略構成される。

また、該ローラを円滑に回転させるため、該ローラにはブッシュを圧入し、且つ内部に
は潤滑油をいれている。この潤滑油を外部に流出させないために両側の固定側の該カラーの内周側ハウジング部と回転側の該ローラの両側の内周側ハウジングに各々フローティングシールを備えている。

ここで、該フローティングシールは、前記固定側の該カラーの内周側ハウジング部と回
転側の該ローラの内周側ハウジングに配置され、互いに摺接する摺接面をもった一対のシールリングと、各シールリングのうち一方のシールリングと固定側の該カラーの内周側ハウジング部との間及び他方のシールリングと回転側の該ローラの内周側ハウジングとの間にそれぞれ設けられた一対の弾性体とにより構成されている。この場合、当該弾性体は、一般的にＯリング形状のものが使用されていることが多い。

この弾性体（Oリング）はハウジングとシールリングに変形して挟まれており、この弾
性体（Oリング）の弾発力により対向するシールリングの摺接面には適正な接触面圧を与えることがでるようになり、それによって回転側の該ローラが回転したときには、固定側の該カラーとの間を液密にシールすることにより、該トラックローラ内に潤滑油を封止し、該トラックローラ内部を潤滑油によって適正に潤滑することができる構成になっている。

しかし、油圧ショベル等の装軌式車両は、泥濘地等の不整地でも走行することが多いため、主にその走行過程で固定側のカラーと回転側のローラとの間のハウジングのサポート隙間に土砂等の異物が自然に侵入する。そして固定側のカラーと回転側のローラとの間のサポート隙間内に侵入した土砂等は、外部に排出されることが少なく、これらハウジングの内周側に配置されたフローティングシールに向けて堆積することになる。

このため、堆積した土砂の圧力がフローティングシールのシールリングと内周側ハウジングとの間に設けられた弾性体（Oリング）に作用することにより、弾性体（Oリング）の弾発復元力が押さえられることになる。そのため、フローティングシールの対向するシールリングの摺接面の接触面圧が低下し、それによってフローティングシールのシール性能が低下してしまう。

その結果、トラックローラ内部に封止されていた潤滑油が外部に漏れてしまい、ローラ
内部を長期に亘って潤滑できなくなり、トラックローラの信頼性が低下してしまうという問題がある。

従来、細粒土の侵入による弾性リングの摩耗損傷を防止する手段として、特開２００７−３３３１４１公報に示すように、弾性リング２３，２５に対するフローティングリング２２，２４及びそれらを支持するハウジング２０，２１の接触面において、フローティングリング２２，２４の対接部２２ａ，２４ａ側に位置する部分の接触面に、弾性リング２３，２５と密着させるための弾性層２８，２９を設ける構造が提案されている。しかし、この構造では、固定側のカラーと回転側のローラとの間のハウジングの隙間に侵入する土砂等の異物に対しては全く無防備である。

そこで、特開２００７−２８３８３５公報及び特開２００９−６８５０６公報に示すように、上記の土砂等の異物が侵入する隙間に充填材又は閉塞リングで閉塞することによって土砂等の異物の侵入を阻止する構造が提案されている。このような固定側のカラーと回転側のローラとの間のハウジングの隙間に充填された充填材又は閉塞リングは、相対回転する２つの部材間の隙間に充填されるものであるから、構造的に摩耗や擦り切れによって早期にその密閉性を喪失して隙間を生じることになる。

その他、特開平５−３３８７０号公報に示すように、フローティングシール機構を構成する各シールリングのつば部とＯリングと固定体または回転体とにより限定された環状空間にリング状の軟質弾性体を周設する手法が提案されている。この構造の特徴は、従来のフローティングシールのＯリングと、その内側の環状空間を充填するリング状の軟質弾性体とから二つの部品で構成されている点にあるが、この構造においてもサポート隙間に侵入する土砂等の異物の堆積による圧力は軟質弾性体を介してＯリングにも作用し、それによって該Ｏリングの反発力を減じてフローティングシール機能を損なうことになる。

特開２００７−３３３１４１公報特開２００７−２８３８３５公報特開２００９−６８５０６公報特開平５−３３８７０号公報

本発明は上述した従来の問題に鑑みなされたもので、固定側カラーハウジングと回転側ローラハウジングとの間のサポート隙間に侵入する土砂等の異物の堆積による圧力に確実に対抗することができるようにし、それにより弾性体の本来の機能の維持を図ってフローティングシールのシール性能を適正に保つことができるようにした油圧ショベル等のトラックローラに用いられるフローティングシール構造を提供することを目的としている。

本発明は、上述した課題を解決するため、固定側カラーハウジングと、前記固定側カラーハウジングに対して回転可能に設けられた回転側ローラハウジングと、前記固定側カラーハウジングと前記回転側ローラハウジングとの間の軸方向の隙間をシールするために当該隙間の径方向に設けられたフローティングシールとを備えてなるトラックローラ等に適用される。

そして、請求項１記載の発明が採用する構成の特徴は、前記該フローティングシールは
前記固定側カラーハウジングの内周部と回転側ローラハウジングの内周部に配置されて互いに摺接する摺接面を有する一対のシールリングで構成し、前記一対のシールリングのうち、一方のシールリングと前記固定側カラーハウジングの内周部との間及び他方のシールリングと回転側ローラハウジングの内周部との間にそれぞれ設けられた一対の弾性リングが、前記固定側カラーハウジングの内周部と一方のシールリングの間に生じる隙間を、また同様に、回転側ローラハウジングの内周部と他方のシールリングの間に生じる隙間をそれぞれ密封するようにしたことにある。

請求項２及び３記載の発明は、前記弾性リングの外周部に突成した連続又は不連続の環状鍔部を設け、前記弾性リングの外周部の環状鍔部を各々固定側カラーハウジング端面に設けた環状溝及び回転側ローラハウジング端面に設けた環状溝に嵌め込ませることにより固定側カラーハウジングと回転側ローラハウジングとの間のサポート隙間内に侵入した土砂等の異物が堆積しても、前記弾性リングの変形を防止し、土砂等の異物の堆積による圧力に確実に対抗することができる。

請求項１記載の本発明によれば、一対の弾性リングが、前記固定側カラーハウジングの内周部と一方のシールリングの間に生じる隙間を、また同様に、回転側ローラハウジングの内周部と他方のシールリングの間に生じる隙間をそれぞれ密閉するようになるため、土砂等の異物の堆積が起こらない。

このことにより、どのような環境下で使用してもフローティングシールの対向するシー
ルリングの摺接面の接触面圧の低下が発生せず、常に一定の接触面圧を維持することができるので、トラックローラ内に密封された潤滑油が漏れることがなく、トラックローラ全体の信頼性を高めることができる。

請求項２及び３記載の発明によれば、サポート隙間に侵入した土砂等の異物が堆積しても、各々固定側カラーハウジング端面の環状溝及び回転側ローラハウジング端面の環状溝が弾性リングの内周部の環状鍔部を嵌合支持し、それによって弾性リングの変形を防止することができるので、シールリングの摺接面の接触面圧の低下が発生せず、常に一定の接触面圧を維持することができる。そのために、トラックローラ内に密封された潤滑油が漏れることがなく、トラックローラ全体の信頼性を高めることができる。

図１は油圧ショベル全体を示す側面図である。図２は従来のトラックローラの要部を示す断面図である。図３は図２のフローティングシール挿入部の拡大断面図である。図４は本発明一実施例のトラックローラの要部を示す断面図である。図５は図４の要部拡大断面図である。図６は図５のフローティングシール挿入部の拡大断面図である。

以下、発明に係る一実施例の形態を油圧ショベルのトラックローラを例に添付図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は油圧ショベル全体の側面を示している。油圧ショベルは自走可能な装軌（クローラ）式の下部走行体１と、該下部走行体１上に旋回可能に搭載された上部旋回体２と、該上部旋回体２の前部側に俯仰動可能に設けられた土砂等の掘削作業を行う作業装置３とにより大略構成されている。

ここで、下部走行体１は前後に長い左、右のサイドフレーム４Ａ（左側のみ図示）を備えたトラックフレーム４と、各サイドフレーム４Ａの前側に備えた誘導輪５と、後側に設けられた走行モータ（図示せず）にて駆動される減速装置（図示せず）を介して駆動される駆動輪６と、誘導輪５と駆動輪６とに巻回された履帯７と、また、各サイドフレーム４Ａの上側には履帯７を支持するキャリアローラ８が回転可能に１個から複数個が備え、各サイドフレーム４Ａの下側には油圧ショベル全体を支持する複数個のトラックローラ９が回転可能に備えている。

図２は従来のトラックローラ９の要部を示す断面図で、サイドフレーム４Ａにボルト等
（図示せず）で固定される左右一対のカラー１０と、一対のカラー１０を介してサイドフレーム４Ａに固定されるシャフト１１と、シャフト１１に対して回転可能に保持されるローラ１２と、ローラ１２に圧入されたブッシュ１３と、ローラ１２の内部には回転部を円滑にするために適量封入した潤滑油１４と、潤滑油１４を外部に漏らさないようにローラ１２のハウジング部とカラー１０のハウジング部に装着された一対のフローティングシール１５と、シャフト１１とカラー１０の嵌合部に装着されたOリング１６と、カラー１０とシャフト１１をトラックローラ９の単体時に保持するためのスナップワイヤ又はピン１７と、トラックローラ９に潤滑油１４を封入するための給油口を塞ぐプラグ１８にて大略構成されている。
なお、カラー１０、一対のフローティングシール１５、Oリング１６、スナップワイヤ
又はピン１７はトラックローラ９の両端に備えている。

図３は前記図２のフローティングシール挿入部を拡大したもので、一対のフローティン
グシール１５の片方はローラ１２のハウジング部に弾性体（Oリング）１５Ａを介してシールリング１５Ｂを保持しているため、ローラ１２とともに回転を行う。また、一対のフローティングシール１５の他方はカラー１０のハウジング部に弾性体（Oリング）１５Ａを介してシールリング１５Ｂを保持しているため、カラー１０とともに固定される。

通常各々の弾性体（Oリング）１５Aは、ローラ１２のハウジング部及びカラー１０の
ハウジング部に組み込まれる前は略丸型の断面形状を有しているが、トラックローラ９として組み込まれた時点では圧縮変形され、略楕円断面形状となる。このことは、各々の弾性体（Oリング）１５Ａは常に元の形状（丸型）に弾発復元しようとする作用が働くこととなり、この各々の弾性体（Oリング）１５Ａの弾発復元力により、各々のシールリング１５Ｂは互いに押し付けようとし、各々のシールリング１５Ｂの接触面に適正な接触面圧を与え、ローラ１２内部の潤滑油１４を外側に漏れることを防止することとなる。

しかるに、油圧ショベル等が泥濘地を走行するときには、土砂等の異物がローラ１２と
カラー１０の隙間及びサポート隙間を通して侵入してくる。この土砂等の異物の侵入が進むとローラ１２のハウジング部及びカラー１０のハウジング部と、一対のフローティングシール１５の各々の弾性体（Oリング）１５Ａと各々のシールリング１５Ｂの外側の空間に堆積される。

この土砂等の異物の堆積により一対のフローティングシール１５の各々の弾性体（Oリ
ング）１５Ａの復元力を阻害させることとなり、各々のシールリング１５Ｂの接触面の接触面圧が減じられ、シールリング１５Ｂの接触面からローラ１２の内部に封入していた潤滑油１４が外部に漏れ出し、ローラ１２内部を長期に亘って潤滑できなくなり、トラックローラ９の内部破損を引き起こすこととなる。

図４は今回発明のトラックローラ９の要部を示す断面図で、サイドフレーム４Ａにボル
ト等（図示せず）で固定される左、右一対のカラー１９と、一対のカラー１９を介してサイドフレーム４Ａに固定されるシャフト２０と、シャフト２０に対して回転可能に保持されるローラ２１と、ローラ２１に圧入されたブッシュ２２と、ローラ２１の内部には回転部を円滑にするために適量封入した潤滑油２３と、潤滑油２３を外部に漏らさないようにローラ２１のハウジング部とカラー１９のハウジング部に装着された一対のフローティングシール２４と、シャフト２０とカラー１９の嵌合部に装着されたOリング２５と、カラー１９とシャフト２０をトラックローラ９の単体時に保持するためのスナップワイヤ又はピン２６と、トラックローラ９に潤滑油２３を封入するための給油口を塞ぐプラグ２７にて大略構成されている。
なお、カラー１９、一対のフローティングシール２４、Oリング２５、スナップワイヤ
又はピン２６はトラックローラ９の両端に備えている。

図５は前記図４の要部拡大断面図であり、図６は図５のフローティングシール挿入部を拡大した断面図を示すもので、一対のフローティングシール２４の片方はローラ２１のハウジング部に弾性体２４Ａを介してシールリング２４Ｂを保持しているため、ローラ２１とともに回転を行う。また、一対のフローティングシール２４の他方はカラー１９のハウジング部に弾性体２４Ａを介してシールリング２４Ｂを保持しているため、カラー１９とともに固定される。

通常各々の弾性体２４Aは、ローラ２１のハウジング部及びカラー１９のハウジング部
に組み込まれる前は略変形長方形の断面形状を有しているが、トラックローラ９として組み込まれた時点では圧縮変形され、略変形矩形断面形状となる。このことは、各々の弾性体２４Ａは常に元の形状の略変形長方形の断面形状に弾発復元しようとする作用が働く。この各々の弾性体２４Ａの弾発復元力により、各々のシールリング２４Ｂは互いに押し付けようとし、各々のシールリング２４Ｂの接触面に適正な接触面圧を与え、ローラ２１内部の潤滑油２３を外側に漏れることを防止することとなる。

しかるに、油圧ショベル等が泥濘地を走行するときには、土砂等の異物がローラ２１と
カラー１９の隙間及びサポート隙間を通して侵入してくるが、ローラ２１のハウジング部及びカラー１９のハウジング部と、一対のフローティングシール２４の各々の弾性体２４Ａと各々のシールリング２４Ｂの外側には空間がないため土砂等の堆積は起こらない。

この結果、一対のフローティングシール２４の各々の弾性体２４Ａの弾発復元力に変化
が生じなく、各々のシールリング２４Ｂの接触面の接触面圧は一定のまま保持される。拠って、シールリング２４Ｂの接触面からローラ２１の内部に封入していた潤滑油２３が外部に漏れ出すことはなく、ローラ２１内部を長期に亘って潤滑できることとなり、トラックローラ２１は長期に亘って品質の劣化を起こさない。

また、一対のフローティングシール２４の各々の弾性体２４Ａのサポート隙間側の外周部を環状鍔部断面２４ＡＡとし、また、ローラ２１のハウジング部及びカラー１９のハウジング部のサポート隙間側に、前記各々の弾性体２４Ａのサポート隙間側の環状鍔部を挿入できる環状溝２１Ａ、１９Ａを設けたことで、ローラ２１とカラー１９のサポート隙間に土砂等が堆積しても、堆積による外力はこの鍔部にて受け止めることとなり、前記各々の弾性体２４Ａが各々のシールリング２４Ｂの接触面の接触面圧を減じるような変形を起こさせないこととなる。

この結果、各々のシールリング２４Ｂの接触面の接触面圧は一定のまま保持される。拠
って、シールリング２４Ｂの接触面からローラ２１の内部に封入していた潤滑油２３が外部に漏れ出すことはなく、ローラ２１内部を長期に亘って潤滑できることとなり、トラックローラ９は長期に亘って品質の劣化を起こさない。

上記説明は油圧ショベルのトラックローラを例にあげて説明している。しかし、本発明
はこれに限らず、キャリアローラ、誘導輪、走行減速装置等のほか、クローラクレーン、ブルドーザ（トラクタ）等のフローティングシールを用いた潤滑油封入構造の全てに適用することができる。

１９カラー
１９Ａカラーの環状溝
２０シャフト
２１ローラ
２１Ａローラの環状溝
２２ブッシュ
２３潤滑油
２４フローティングシール
２４Ａ弾性体
２４ＡＡ弾性体の環状鍔部
２４Ｂシールリング
２５ Oリング
２６スナップワイヤ
２７プラグ

Claims

固定側カラーハウジングと、前記固定側カラーハウジングに対して回転可能に設けられた回転側ローラハウジングと、前記固定側カラーハウジングと前記回転側ローラハウジングとの間の軸方向の隙間をシールするために当該隙間の径方向に設けられたフローティングシールとを備え、
前記フローティングシールは、前記固定側カラーハウジングの内周部と回転側ローラハ
ウジングの内周部に配置されて互いに摺接する摺接面を有する一対のシールリングで構成し、
前記一対のシールリングのうち、一方のシールリングと前記固定側カラーハウジングの内周部との間及び他方のシールリングと回転側ローラハウジングの内周部との間にそれぞれ設けられた一対の弾性リングが、前記固定側カラーハウジングの内周部と一方のシールリングの間に生じる隙間を、また同様に、回転側ローラハウジングの内周部と他方のシールリングの間に生じる隙間をそれぞれ密閉したことを特徴とする油圧ショベル等のトラックローラ等に用いられるフローティングシール構造。
前記弾性リングの外周部に突成した環状鍔部を設け、前記弾性リングの外周部の環状鍔部を各々固定側カラーハウジング端面に設けた環状溝及び回転側ローラハウジング端面に設けた環状溝に嵌め込ませることにより、固定側カラーハウジングと回転側ローラハウジングとの間のサポート隙間内に侵入した土砂等の異物が堆積しても、前記弾性リングの変形を防止する請求項１記載の油圧ショベル等のトラックローラ等に用いられるフローティングシール構造。
前記環状鍔部は連続又は不連続のリング形状を有する請求項１又は２記載の油圧ショベル等のトラックローラ等に用いられるフローティングシール構造。