JP2013210069A - 無限軌道駆動装置のシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】泥等が装置内に入ることを抑制する無限軌道駆動装置のシール構造を提供する。
【解決手段】車両の無限軌道帯を駆動する回転ケーシング２０と固定ハウジング１０との間に環状のシール間隙３０が開口する無限軌道駆動装置１のシール構造であって、シール間隙３０が開口する回転ケーシング２０の外壁部２２と固定ハウジング１０の外壁部１２との間を遮蔽するリング状のワイパシール４０を備え、このワイパシール４０は、回転ケーシング２０の外壁部２２に取り付けられるシール取付部４９と、固定ハウジング１０の外壁部１２に摺接するシール摺接部４７と、を有する構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の無限軌道駆動装置内を密封するシール構造に関するものである。

例えば油圧ショベル等の無限軌道車両は、土木工事現場等でぬかるんだ泥の上を走行するような場合に、無限軌道帯を駆動する無限軌道駆動装置が泥にまみれて回転作動することがある。このような無限軌道駆動装置には、泥等の異物が侵入することを防止するシール構造として、車両に取り付けられる固定ハウジングと無限軌道帯を駆動する回転ケーシングとの間にラビリンスシール及びフローティングシールを備えるものがある（特許文献１参照）。

この種のラビリンスシールは、フローティングシールのまわりに画成されるクランク状に曲折した断面形状の隙間を有し、泥等の異物がフローティングシールのまわりに侵入することを防止するようになっている。

フローティングシールは、固定ハウジングと回転ケーシングの内壁面の間に、一対のＯリングを介して装着される一対の金属製シールリングを備え、各Ｏリングに押される各シールリングが互いに摺接する。これにより、装置内の潤滑油が外部に漏出しないように密封するとともに、外部から異物が装置内に侵入することを防止するようになっている。

特開２００１−２４８７３５号公報

しかしながら、このような従来の無限軌道駆動装置のシール構造にあっては、軸受けのガタ等によって回転ケーシングが固定ハウジングに対して偏心し、フローティングシールが介装される回転ケーシング及び固定ハウジングの間隔が回転周方向について増減するため、フローティングシールによって泥等の異物の侵入を防止することが難しいという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、泥等がラビリンスシールに入ることを抑制する無限軌道駆動装置のシール構造を提供することを目的とする。

本発明は、車両の無限軌道帯を駆動する回転ケーシングと固定ハウジングとの間に環状のシール間隙が開口する無限軌道駆動装置のシール構造であって、シール間隙が開口する回転ケーシングの外壁部と固定ハウジングの外壁部との間を遮蔽するリング状のワイパシールを備え、このワイパシールは、回転ケーシングの外壁部と固定ハウジングの外壁部との一方に取り付けられるシール取付部と、回転ケーシングの外壁部と固定ハウジングの外壁部との他方に摺接するシール摺接部と、を有することを特徴とする。

本発明では、回転ケーシングが回転して無限軌道帯を駆動する車両の走行時に、ワイパシールが固定ハウジングの外壁部または回転ケーシングの外壁部に摺接してシール間隙を遮蔽することにより、泥等がシール間隙を通って装置内に入ることを抑制できる。

本発明の実施形態に係る無限軌道駆動装置の断面図である。 シール構造の断面図である。 ワイパシールの断面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、例えば油圧ショベル等のクローラ式車両に設けられる無限軌道駆動装置１のシール構造を示す断面図である。無限軌道駆動装置１は、固定ハウジング１０に対して回転作動する回転ケーシング（ハブ）２０を備え、この回転ケーシング２０に図示しないスプロケット（クローラホイール）が連結される。回転ケーシング２０が回転作動することにより、スプロケットに噛み合う図示しない無限軌道帯（クローラベルト）が循環して、車両が走行するようになっている。

固定ハウジング１０は、図示しない車両フレームに連結される。固定ハウジング１０の内部には、油圧モータ２が設けられる。この油圧モータ２は、例えば斜板式ピストンモータが用いられ、図示しない油圧源から供給される作動油によって回転軸Ｏを中心として回転作動する。

回転ケーシング２０は、固定ハウジング１０に対してベアリング３を介して回転可能に支持される。回転ケーシング２０は、回転軸Ｏを中心として回転作動する。

回転ケーシング２０の内部には、図示しない減速ギア機構５が設けられる。この減速ギア機構５は、油圧モータ２の出力回転を減速して回転ケーシング２０に伝達する。回転ケーシング２０の内側には減速ギア機構５を収容するギア室９が画成される。

円筒状の回転ケーシング２０には、その外壁部２２から環状に突出する回転フランジ部２５が形成される。この回転フランジ部２５は、回転軸Ｏと直交方向に延びる回転フランジ端面２６を有し、この回転フランジ端面２６に開口する複数のネジ孔３９が形成される。前記したスプロケット（クローラホイール）は、回転フランジ端面２６に当接するように組み付けられ、ネジ孔３９に螺合するボルト（図示せず）を介して回転フランジ部２５に締結され、回転ケーシング２０と共に回転作動する。

固定ハウジング１０と回転ケーシング２０の間には、シール間隙３０が設けられる。固定ハウジング１０には、回転軸Ｏに直交する固定シール壁面１１が形成される。回転ケーシング２０には、回転軸Ｏに直交する回転シール壁面２１が形成される。シール間隙３０は、固定シール壁面１１と回転シール壁面２１の間に、回転軸Ｏの直交方向に延びるスリット状に画成される。

なお、シール間隙３０は、上述した構成に限らず、クランク状に曲折した断面形状を有するラビリンスシールを構成してもよい。

シール間隙３０が開口する固定ハウジング１０の外壁部１２と回転ケーシング２０の外壁部２２の間には、リング状のワイパシール４０が介装される。

ワイパシール４０は、回転ケーシング２０の外壁部２２に取り付けられるシール取付部４９と、固定ハウジング１０の外壁部１２に摺接するシール摺接部４７と、を有する。

固定ハウジング１０の外壁部１２には、シール摺接部４７を摺接させるスライド面１３が回転軸Ｏを中心とする円筒面状に形成される。スライド面１３は機械加工によって所定の表面粗度となるように形成される。

固定ハウジング１０の外壁部１２には、スライド面１３に連接して回転フランジ部２５から離れる方向（図１にて左方向）に延びるテーパ状の傾斜外壁面１４が形成される。この傾斜外壁面１４は、スライド面１３から遠ざかるのに伴って回転軸Ｏに近づく方向に傾斜している。

回転フランジ部２５は、前述したようにスプロケットが取り付けられる回転フランジ端面２６と、この回転フランジ端面２６の背後に延びる回転フランジ背面２７と、回転フランジ背面２７に対して環状に窪む回転フランジ凹部２８と、を有する。回転フランジ凹部２８とスライド面１３との間に環状のスペースが設けられ、このスペースにワイパシール４０が介装される。

ワイパシール４０は、外部に面する部位として、回転フランジ背面２７からスライド面１３に渡って延びるシール傾斜部４０Ａを有する。このシール傾斜部４０Ａは、回転フランジ背面２７から遠ざかるのに伴ってスライド面１３（回転軸Ｏ）に近づく方向に傾斜している。

回転フランジ凹部２８には、ワイパシール４０が取り付けられる取付座２９が形成される。この取付座２９は、回転軸Ｏを中心とする円筒面状に形成され、固定ハウジング１０のスライド面１３に平行に対峙する。回転フランジ凹部２８は、円筒面状の取付座２９とスライド面１３によって画成される。回転フランジ凹部２８にシール間隙３０の開口端３０Ａが開口している。

シール取付部４９は金属環５０を備え、この金属環５０が回転フランジ凹部２８の取付座２９に圧入して取り付けられる。

図２に示すように、ワイパシール４０は、回転ケーシング２０の外壁部２２に取り付けられるシール取付部４９と、固定ハウジング１０の外壁部１２に摺接する第一リップ部４１及び第二リップ部４２と、を有する。

図３に示すように、シール取付部４９の金属環５０は、回転軸Ｏを中心とする円筒状に延びる円筒部５１と、この円筒部５１の一端から径方向内側に延びる環状のフランジ部５２と、を有する、断面Ｌ字形に形成される。金属環５０は、例えば鋼板をプレス成形して形成される。

ワイパシール４０は、シール摺接部４７として、前記した第一リップ部４１及び第二リップ部４２がウレタン材等の弾性材料によって金属環５０の一部を覆うように一体的に成形される。

第一リップ部４１は、金属環５０のフランジ部５２から回転フランジ凹部２８に対して離れる方向（図１〜３において左方向）に延びる。第一リップ部４１は、そのリップ先端部４１Ａがスライド面１３に摺接し、泥等の異物を遮蔽する。

第二リップ部４２は、金属環５０のフランジ部５２から回転フランジ凹部２８の内側に入り込む方向（図１〜３において右方向）に延びる。第二リップ部４２は、そのリップ先端部４２Ａがスライド面１３に摺接して両者間を密封し、ギア室９の潤滑油が洩れ出さないようにする。

第一リップ部４１及び第二リップ部４２の外周部には、環状溝４１Ｂ、４２Ｂがそれぞれ形成され、この環状溝４１Ｂ、４２Ｂにスプリング６１、６２がそれぞれ嵌め込まれる。スプリング６１、６２は、金属製のコイルスプリングを環状に形成したものであり、第一リップ部４１及び第二リップ部４２を縮径方向に付勢する。

無限軌道駆動装置１の組み立て時に、ワイパシール４０を回転ケーシング２０に組み付けた後、固定ハウジング１０にワイパシール４０と回転ケーシング２０を一緒に組み付ける。なお、これに限らず、固定ハウジング１０に回転ケーシング２０に組み付けた後に、ワイパシール４０を固定ハウジング１０と回転ケーシング２０の間に組み付けてもよい。また、ワイパシール４０を交換する場合に、固定ハウジング１０に回転ケーシング２０を分解することなく、固定ハウジング１０と回転ケーシング２０の間からワイパシール４０を外し、新しいワイパシール４０を両者の間に組み付けることができる。

以下、無限軌道駆動装置１の動作について説明する。

車両の走行時に、無限軌道駆動装置１は油圧モータ２が回転ケーシング２０を回転作動させ、回転ケーシング２０と共に回転するスプロケットに噛み合う図示しない無限軌道帯（クローラベルト）を循環させる。例えば土木工事現場等で車両がぬかるんだ泥の上を走行するような場合に、無限軌道帯が泥にめり込みながら循環し、無限軌道駆動装置１も泥にまみれて作動する。このような作動時に、無限軌道駆動装置１はワイパシール４０によってシール間隙３０に泥等の異物が侵入することが防止されるとともに、シール間隙３０の開口端３０Ａが密封される。

上記の無限軌道駆動装置１の作動時に、第一リップ部４１は、その弾性復元力とスプリング６１の付勢力によってそのリップ先端部４１Ａがスライド面１３に押し付けられて摺接することにより、リップ先端部４１Ａとスライド面１３との間に侵入しようとする泥等の異物を遮蔽する。

一方、第二リップ部４２は、その弾性復元力とスプリング６２の付勢力によってそのリップ先端部４２Ａがスライド面１３に押し付けられて摺接することにより、リップ先端部４２Ａとスライド面１３との間を密封し、ギア室９の潤滑油が外部に洩れ出さないように封止される。

上記無限軌道駆動装置１の作動時に、ベアリング３のガタ等によって固定ハウジング１０に対して回転ケーシング２０が回転径方向に変位するが、ワイパシール４０は第一リップ部４１と第二リップ部４２がこの変位に追従して弾性変形し、スライド面１３と間に隙間が空くことがなく、密封性が維持される。

第一リップ部４１及び第二リップ部４２がそれぞれスライド面１３に押し付けられる力は、第一リップ部４１及び第二リップ部４２の弾性復元力とスプリング６１、６２の付勢力とによって適度に調節されため、第一リップ部４１及び第二リップ部４２とスライド面１３との間に生じる摩擦力が小さく抑えられる。これにより、摩擦熱によってワイパシール４０や無限軌道駆動装置１内の潤滑油やシール材が過熱されることを防止し、これらの寿命延長がはかれる。また、無限軌道駆動装置１の摩擦損失を低減して車両の燃費低減がはかれる。

無限軌道駆動装置１が上記のように土砂や泥水等が存在する環境で使用される場合に、固定ハウジング１０の外壁部１２と回転ケーシング２０の外壁部２２に泥等が付着することがある。このような場合に、固定ハウジング１０の外壁部１２に付着した泥等は、回転ケーシング２０の外壁部２２に付着して回転ケーシング２０と共に回転する泥等に押されると、回転フランジ背面２７から傾斜して延びるシール傾斜部４０Ａ及び固定ハウジング１０の傾斜外壁部１３に沿ってシール間隙３０の開口端３０Ａから遠ざかる方向（図１、２において左方向）に移動する。これにより、固定ハウジング１０の外壁部１２に付着した泥等は、シール間隙３０に向かう方向（図１、２において右方向）に移動することが抑えられ、第一リップ部４１の内側に入り込んでシール間隙３０に入ることが抑制される。

以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

〔１〕車両の無限軌道帯を駆動する回転ケーシング２０と固定ハウジング１０との間に環状のシール間隙３０が開口する無限軌道駆動装置１のシール構造であって、シール間隙３０が開口する回転ケーシング２０の外壁部２２と固定ハウジング１０の外壁部１２との間を遮蔽するリング状のワイパシール４０を備え、このワイパシール４０は、回転ケーシング２０の外壁部２２に取り付けられるシール取付部４９と、固定ハウジング１０の外壁部１２に摺接するシール摺接部４７と、を有するため、回転ケーシング２０が回転して無限軌道帯を駆動する車両の走行時に、ワイパシール４０が固定ハウジング１０の外壁部１２に摺接してシール間隙３０を遮蔽することにより、泥等がシール間隙３０を通って無限軌道駆動装置１内に入ることを抑制できる。

〔２〕シール摺接部４７は、回転フランジ凹部２８から外側に突出する方向に延びる第一リップ部４１を有するため、第一リップ部４１がスライド面１３に摺接することによって泥等の異物がシール間隙３０に向かわないように遮蔽される。

〔３〕シール摺接部４７は、回転フランジ凹部の内側に向けて延びる第二リップ部４２と、を有するため、第二リップ部４２がスライド面１３に摺接することによって回転ケーシング２０内（ギア室９）の潤滑油が外部に洩れ出さないように封止される。

〔４〕回転ケーシング２０の外壁部２２から環状に突出する回転フランジ部２５を備え、この回転フランジ部２５には、シール間隙３０の開口端３０Ａに対峙して環状に窪む回転フランジ凹部２８が形成され、この回転フランジ凹部２８には、シール取付部４９が取り付けられる取付座２９が形成され、固定ハウジング１０の外壁部１２には、シール摺接部４７が摺接するスライド面１３が形成されるため、ワイパシール４０が回転フランジ凹部２８に収容され、ワイパシール４０を収容するスペースによって無限軌道駆動装置１が大型化することを抑えられる。さらに、ワイパシール４０を回転フランジ凹部２８から取り外して交換することができる。

〔５〕回転フランジ部２５は、無限軌道帯を駆動するスプロケットが取り付けられる回転フランジ端面２６と、この回転フランジ端面２６の背後に延びる回転フランジ背面２７と、回転フランジ背面２７に対して環状に窪む回転フランジ凹部２８と、を有し、ワイパシール４０は、回転フランジ背面２７からスライド面１３に渡って延びるシール傾斜部４０Ａを有するため、固定ハウジング１０の外壁部１２に付着した泥等が、回転フランジ背面２７から傾斜して延びるシール傾斜部４０Ａに沿って移動し、シール摺接部４７の内側に入り込んでシール間隙３０に入ることが抑制される。

なお、上述した構成に限らず、シール摺接部４７は、回転フランジ凹部の内側に向けて延びる第二リップ部４２を廃止し、回転フランジ凹部２８から外側に突出する方向に延びる第一リップ部４１のみを有する構成とし、シール間隙３０に別のシール機構（図示せず）を介装してもよい。

また、固定ハウジング１０の外壁部１２にワイパシールのシール取付部（図示せず）が取り付けられる取付座が形成され、回転ケーシング２０の外壁部２２にシール摺接部４７が摺接するスライド面（図示せず）が形成される構成としてもよい。この場合に、ワイパシールは、固定ハウジング１０に取り付けられ、回転する回転ケーシング２０の外壁部２２に摺接してシール間隙３０を遮蔽する。

本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明の無限軌道駆動装置のシール構造は、無限軌道帯（履帯）を循環して走行する例えば油圧ショベル等の建設機械や他の車両に利用できる。

１ 無限軌道駆動装置
１０ 固定ハウジング
１２ 外壁部
１３ スライド面
２０ 回転ケーシング
２２ 外壁部
２５ 回転フランジ部
２６ 回転フランジ端面
２７ 回転フランジ背面
２８ 回転フランジ凹部
２９ 取付座
３０ シール間隙
３０Ａ 開口端
４０ ワイパシール
４０Ａ シール傾斜部
４１ 第一リップ部
４２ 第二リップ部
４７ シール摺接部
４９ シール取付部

Claims (5)

1. 車両の無限軌道帯を駆動する回転ケーシングと固定ハウジングとの間に環状のシール間隙が開口する無限軌道駆動装置のシール構造であって、
   前記シール間隙が開口する前記回転ケーシングの外壁部と前記固定ハウジングの外壁部との間を遮蔽するリング状のワイパシールを備え、
   前記ワイパシールは、
   前記回転ケーシングの外壁部と前記固定ハウジングの外壁部との一方に取り付けられるシール取付部と、
   前記回転ケーシングの外壁部と前記固定ハウジングの外壁部との他方に摺接するシール摺接部と、を有することを特徴とする無限軌道駆動装置のシール構造。
2. 前記回転ケーシングの外壁部から環状に突出する回転フランジ部を備え、
   前記回転フランジ部には、前記シール間隙の開口端に対峙して環状に窪む回転フランジ凹部が形成され、
   前記シール摺接部は、前記回転フランジ凹部から外側に突出する方向に延びる第一リップ部４１を有することを特徴とする請求項１に記載の無限軌道駆動装置のシール構造。
3. 前記回転ケーシングの外壁部から環状に突出する回転フランジ部を備え、
   前記回転フランジ部には、前記シール間隙の開口端に対峙して環状に窪む回転フランジ凹部が形成され、
   前記シール摺接部は、前記回転フランジ凹部の内側に向けて延びる第二リップ部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の無限軌道駆動装置のシール構造。
4. 前記回転ケーシングの外壁部から環状に突出する回転フランジ部を備え、
   前記回転フランジ部には、前記シール間隙の開口端に対峙して環状に窪む回転フランジ凹部が形成され、
   前記回転フランジ凹部には、前記シール取付部が取り付けられる取付座が形成され、
   前記固定ハウジングの外壁部には、前記シール摺接部が摺接するスライド面が形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の無限軌道駆動装置のシール構造。
5. 前記回転フランジ部は、
   前記無限軌道帯を駆動するスプロケットが取り付けられる回転フランジ端面と、
   前記回転フランジ端面の背後に延びる回転フランジ背面と、
   前記回転フランジ背面に対して環状に窪む回転フランジ凹部と、を有し、
   前記ワイパシールは、前記回転フランジ背面から前記スライド面に渡って延びるシール傾斜部を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の無限軌道駆動装置のシール構造。

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