JP2014163459A - Dust seal with reinforcement ring - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シールリップにより外部からのダストや異物の浸入を阻止するダストシールにおいて、特に、補強環を有するものに関する。 The present invention relates to a dust seal in which a dust or foreign matter is prevented from entering from the outside by a seal lip, and particularly relates to a dust seal having a reinforcing ring.
油圧ショベルやバックホー等の建設機械におけるアームとバケットを相対揺動可能に連結するヒンジピン等の密封手段として装着され、外部からのダストや泥水等の浸入を防止するダストシールとして、従来から、例えば図14に示すようなものが知られている。 Conventionally, as a dust seal that is mounted as a sealing means such as a hinge pin that connects an arm and a bucket in a construction machine such as a hydraulic excavator or a backhoe so as to be capable of relative swinging, as a dust seal that prevents intrusion of dust, muddy water, and the like from the outside, for example, FIG. The following are known.
すなわちこの種のダストシール100は、金属製の補強環101と、ゴム状弾性材料(ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料)で成形されると共に前記補強環101に接着によって一体的に設けられたシール本体102からなり、補強環101が、機器のハウジング201に開設された軸孔201aの開口端部内周面201bに圧入固定されると共に、シール本体102に形成されたシールリップ102aが、軸孔201aに挿通された軸(例えばヒンジピン)202の外周面に摺動可能に密接されることによって、外部Aのダストや泥水等が軸孔201aの内部の不図示の軸受部へ浸入するのを防止するものである(例えば下記の特許文献参照)。
That is, this type of
しかしながら、上記従来のダストシール100は、ゴム状弾性材料からなるシール本体102を補強環101に接着したものであるため、その製造において、接着のための補強環101の前処理工程や、接着剤の使用による材料コストや接着処理工程などによって製造コストが高くなってしまう問題がある。製造コストを低減するには補強環101を用いない構造とすることが考えられるが、この場合は軸孔201aの開口端部内周面201bへの固定力が著しく低下して、軸202と共回りし、シール本体102の外周部がハウジング201の開口端部との摩擦により摩耗してしまうおそれがある。
However, since the
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、シール本体を補強環に接着することなく共回りを防止し得る構造のダストシールを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and a technical problem thereof is to provide a dust seal having a structure capable of preventing co-rotation without adhering a seal body to a reinforcing ring. .
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項1の発明に係る補強環付きダストシールは、ゴム状弾性材料(ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料)で成形され基部及びこの基部から延びて先端部がハウジングの軸孔に挿通された軸の外周面に摺動可能に密接されるシールリップを有するシール本体と、前記基部に圧接すると共にこの基部を前記軸孔に形成されたシール装着部に圧接させる補強環からなるものである。
As a means for effectively solving the above technical problem, a dust seal with a reinforcing ring according to the invention of
請求項2の発明に係る補強環付きダストシールは、請求項1に記載の構成において、補強環が、シール装着部の内周面に圧入されるものであって、シール本体の基部の一端面に圧接すると共にこの基部の他端面を前記シール装着部の端面に圧接させるフランジ部を有するものである。 A dust seal with a reinforcing ring according to a second aspect of the present invention is the dust seal according to the first aspect, wherein the reinforcing ring is press-fitted into the inner peripheral surface of the seal mounting portion, and is attached to one end surface of the base portion of the seal body. It has a flange part which press-contacts and the other end surface of this base part is press-contacted to the end surface of the said seal mounting part.
請求項3の発明に係る補強環付きダストシールは、請求項2に記載の構成において、シール本体の基部の一端面に凹部又は凸部が形成されたものである。 A dust seal with a reinforcing ring according to a third aspect of the present invention is the structure according to the second aspect, wherein a concave portion or a convex portion is formed on one end surface of the base portion of the seal body.
請求項4の発明に係る補強環付きダストシールは、請求項2又は3に記載の構成において、シール本体と補強環が円周方向に対して互いに係合される係合手段を有するものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a dust seal with a reinforcing ring, wherein the seal main body and the reinforcing ring are engaged with each other in the circumferential direction.
請求項5の発明に係る補強環付きダストシールは、請求項1に記載の構成において、補強環が、シール本体の基部の内周面に圧接すると共にこの基部の外周面をシール装着部の内周面に圧接させるものである。 A dust seal with a reinforcing ring according to a fifth aspect of the present invention is the dust seal according to the first aspect, wherein the reinforcing ring is pressed against the inner peripheral surface of the base portion of the seal body and the outer peripheral surface of the base portion is the inner periphery of the seal mounting portion. It is pressed against the surface.
請求項6の発明に係る補強環付きダストシールは、請求項5に記載の構成において、シール本体の基部におけるハウジングとの圧接面に凹部又は凸部が形成されたものである。 A dust seal with a reinforcing ring according to a sixth aspect of the present invention is the structure according to the fifth aspect, wherein a concave portion or a convex portion is formed on the pressure contact surface with the housing at the base portion of the seal body.
本発明に係る補強環付きダストシールによれば、シール本体の基部が、補強環によってハウジングに圧接されてハウジングとの固定力が確保され、軸との共回りが防止されるので、シール本体を補強環に接着する必要がなく、このため低コストで提供することができる。 According to the dust seal with the reinforcing ring according to the present invention, the base portion of the seal body is pressed against the housing by the reinforcing ring to secure the fixing force with the housing and prevent co-rotation with the shaft, thereby reinforcing the seal body. It is not necessary to adhere to the ring, and therefore can be provided at low cost.
また、シール本体の基部に形成された凹部又は凸部が、前記基部の圧縮による応力に起因するシールリップ側への変形力を吸収するので、安定したシール性を確保することができる。また、前記凹部又は凸部が補強環又はハウジングとの摩擦力を向上させるので、これによってもハウジングとの固定力が確保され、軸との共回り防止に寄与することができる。 Moreover, since the recessed part or convex part formed in the base part of the seal | sticker main body absorbs the deformation force to the seal lip side resulting from the stress by the compression of the said base part, the stable sealing performance can be ensured. Moreover, since the said recessed part or convex part improves the frictional force with a reinforcement ring or a housing, this also ensures the fixing force with a housing and can contribute to co-rotation prevention with a shaft.
以下、本発明に係る補強環付きダストシールを、油圧ショベルやバックホー等の建設機械におけるアームとバケットを相対揺動可能に連結するヒンジピン等の密封手段として適用する場合の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment in the case of applying a dust seal with a reinforcing ring according to the present invention as a sealing means such as a hinge pin for connecting an arm and a bucket in a construction machine such as a hydraulic excavator or a backhoe so as to be capable of relative swinging will be described. The description will be given with reference.
まず図1及び図2は第一の実施の形態を示すもので、参照符号3はハウジング、図2の参照符号4は軸(例えばヒンジピン)である。ハウジング3には軸孔31が開設され、軸4はこの軸孔31に、不図示の軸受を介して回転可能に挿通されている。軸孔31の開口端部にはシール装着部32が同心的に拡張形成されており、このシール装着部32は、軸孔31の内周面から軸心Oと直交する平面をなして立ち上がる端面32aと、その外径端からハウジング3の外端面へ向けて円筒面状に延びる内周面32bからなる。
1 and 2 show a first embodiment.
第一の実施の形態に係る補強環付きダストシールは、ゴム状弾性材料(ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料)によって成形されたシール本体1と、このシール本体1をハウジング3に保持する補強環2からなる。
The dust seal with a reinforcing ring according to the first embodiment includes a
シール本体1は、軸心Oを通る平面で切断した断面形状(図示の断面形状)が略長方形を呈する基部11及びこの基部11の内径部における軸方向内側となる端部から軸方向外側へ向けて先端が小径となる円錐筒状に延びて、軸4の外周面に摺動可能に密接されるシールリップ12からなる。
The
補強環2は、金属等の高剛性材料からなるものであって、圧入筒部21と、その外端部から内径側へ延びてシール本体1の基部11の軸方向外側となる端面11aに圧接可能なフランジ部22を有する。そして図1に示すように、圧入筒部21の外周面はハウジング3のシール装着部32の内周面32bよりも僅かに大径で、すなわち圧入筒部21は、シール装着部32の内周面32bに適当な締め代δをもって圧入可能となっている。
The reinforcing
また、補強環2の圧入筒部21の内径はシール本体1の基部11の外径と略同等で、かつ補強環2の圧入筒部21の先端からフランジ部22までの内法長さL2は、シール本体1の基部11の軸方向長さL1よりも短いものとなっている。なお、実寸ではL1−L2は0.1mm以上としてある。
The inner diameter of the press-
したがってシール本体1の基部11は、補強環2の圧入筒部21の内周に収容状態に保持可能であって、図2に示す装着状態では、補強環2のフランジ部22とハウジング3のシール装着部32の端面32aの間で軸方向へ圧縮され、すなわち補強環2のフランジ部22が前記基部11の軸方向外側となる端面11aに圧接すると共にこの基部11の軸方向内側となる端面11bがハウジング3のシール装着部32の端面32aに圧接するようになっている。
Therefore, the
以上のような構成を備える第一の実施の形態による補強環付きダストシールは、図1に示す未装着状態から、たとえばシール本体1の基部11を、シールリップ12が補強環2のフランジ部22側を向くようにこの補強環2の圧入筒部21の内周へ収容した状態で、圧入筒部21を、その先端がハウジング3のシール装着部32の端面32aに当接するまで、このシール装着部32の内周面32bに圧入することによって、図2に示すように装着することができる。
The dust seal with the reinforcing ring according to the first embodiment having the above-described configuration is, for example, the
この装着状態では、シール本体1の基部11が、補強環2を介してハウジング3のシール装着部32に保持され、ハウジング3の外部Aを向いたシールリップ12の先端内径部が軸4の外周面に摺動可能に密接されることによって、外部Aのダストや泥水等がハウジング3の軸孔31内の不図示の軸受部へ浸入するのを防止するものである。
In this mounted state, the
ここで、シール本体1の基部11は、ハウジング3のシール装着部32の内周面32bに圧入筒部21が圧入された補強環2のフランジ部22とハウジング3のシール装着部32の端面32aの間で軸方向へ圧縮され、その反力によって、基部11の両端面11a,11bが補強環2のフランジ部22及びハウジング3のシール装着部32の端面32aに圧接すると共に、外周面11cも膨出して補強環2の圧入筒部21の内周面に圧接しているので、前記ハウジング3及び補強環2との摩擦トルクが、軸4との摺動に伴ってシールリップ12に作用する摩擦トルクよりも十分に大きいものとなっている。したがって、補強環2とシール本体1は非接着であるにも拘らず、軸4との摺動に伴ってシールリップ12に作用する摩擦トルクによりシール本体1が軸4に追随して共回りしてしまうのを有効に防止することができる。
Here, the
次に、図3及び図4は第二の実施の形態を示すものである。この実施の形態において、上述した第一の実施の形態と異なるところは、補強環2の圧入筒部21が、シール本体1の基部11の内周面11dに圧接すると共にこの基部11の外周面11cをハウジング3のシール装着部32の内周面32bに圧接させるものである点にある。
Next, FIGS. 3 and 4 show a second embodiment. In this embodiment, the difference from the first embodiment described above is that the press-
詳しくは、シール本体1は、図3に示すように、基部11が第一の実施の形態のものよりも径方向肉厚tが薄肉の円筒状に形成されており、ハウジング3のシール装着部32の内周面32bの内径をD3、補強環2の圧入筒部21の外径をD2とすると、基部11の径方向肉厚tは、(D3−D2)/2よりも僅かに大きいものとなっている。なお、実寸ではt−{(D3−D2)/2}は0.1mm以上としてある。
Specifically, as shown in FIG. 3, the
したがって図4に示す装着状態では、シール本体1の基部11は、その内周に圧入された補強環2の圧入筒部21とハウジング3のシール装着部32の内周面32bの間で径方向へ圧縮され、すなわち補強環2の圧入筒部21の外周面が前記基部11の内周面11dに圧接すると共にこの基部11の外周面11cがハウジング3のシール装着部32の内周面32bに圧接するようになっている。また、シール本体1の基部11とシールリップ12の間には径方向へ延びる中間部13が形成されており、この中間部13は、補強環2のフランジ部22と前記シール装着部32の端面32aとの間で挟持されるようになっている。
Therefore, in the mounting state shown in FIG. 4, the
以上のような構成を備える第二の実施の形態による補強環付きダストシールは、図3に示す未装着状態から、たとえば、まずシール本体1の基部11を、シールリップ12が補強環2のフランジ部22側を向くようにしてハウジング3のシール装着部32に挿入してから、前記基部11の内周に補強環2の圧入筒部21を、フランジ部22がシール本体1の中間部13側を向くようにして圧入することによって、図4に示すように装着することができる。
The dust seal with a reinforcing ring according to the second embodiment having the above-described configuration is, for example, from the unmounted state shown in FIG. 3, first, the
この装着状態では、シール本体1の基部11及び中間部13が、補強環2とハウジング3のシール装着部32の間に挟着され、ハウジング3の外部Aを向いたシールリップ12の先端内径部が軸4の外周面に摺動可能に密接されることによって、外部Aのダストや泥水等がハウジング3の軸孔31内の不図示の軸受部へ浸入するのを防止するものである。
In this mounted state, the
ここで、シール本体1の基部11は、その内周に圧入された補強環2の圧入筒部21とハウジング3のシール装着部32の内周面32bの間で径方向へ圧縮され、その反力によって、基部11の内周面11d及び外周面11cが補強環2の圧入筒部21及び前記シール装着部32の内周面32bに圧接すると共に、シール本体1の中間部13も補強環2のフランジ部22とシール装着部32の端面32aの間に挟持されているので、前記ハウジング3及び補強環2との摩擦トルクが、軸4との摺動に伴ってシールリップ12に作用する摩擦トルクよりも十分に大きいものとなっている。したがって、補強環2とシール本体1は非接着であるにも拘らず、軸4との摺動に伴ってシールリップ12に作用する摩擦トルクによりシール本体1が軸4に追随して共回りしてしまうのを有効に防止することができる。
Here, the
次に、図5は第三の実施の形態を示すものである。この実施の形態は、先に説明した第一の実施の形態において、シール本体1が、ハウジング3の外部Aを向いたシールリップ12と、その反対側を向いた対油シールリップ14を有するものである。また、これらシールリップ12及び対油シールリップ14の根元は、径方向へ延びる中間部13を介して基部11における補強環2のフランジ部22側の端部と連続している。
Next, FIG. 5 shows a third embodiment. In this embodiment, in the first embodiment described above, the
この実施の形態も、第一の実施の形態と同様、シール本体1の基部11が、ハウジング3のシール装着部32の内周面32bに圧入筒部21が圧入された補強環2のフランジ部22とハウジング3のシール装着部32の端面32aの間で軸方向へ圧縮され、その反力によって、基部11の両端面11a,11bが補強環2のフランジ部22及びハウジング3のシール装着部32の端面32aに圧接すると共に、外周面11cも膨出して補強環2の圧入筒部21の内周面に圧接するので、補強環2とシール本体1は非接着であるにも拘らず、軸4との摺動に伴ってシールリップ12及び対油シールリップ14に作用する摩擦トルクによりシール本体1が軸4に追随して共回りしてしまうのを有効に防止することができる。
In this embodiment, as in the first embodiment, the
図6は第四の実施の形態を示すものである。この実施の形態も、第三の実施の形態と同様、シール本体1が、ハウジング3の外部Aを向いたシールリップ12と、その反対側を向いた対油シールリップ14を有し、その根元が、径方向へ延びる中間部13を介して基部11における補強環2のフランジ部22側の端部と連続しているものである。
FIG. 6 shows a fourth embodiment. In this embodiment as well, as in the third embodiment, the
また、シール本体1の基部11は、その内周にあってシール装着部32の端面32aに先端が当接した補強環2の圧入筒部21と、ハウジング3のシール装着部32の内周面32bの間で径方向へ圧縮され、その反力によって、基部11の内周面11d及び外周面11cが補強環2の圧入筒部21及び前記シール装着部32の内周面32bに圧接すると共に、シール本体1の中間部13が、補強環2のフランジ部22と、ハウジング3の外端面にボルト34で緊結されたプレート33の間に挟持されることによって、前記ハウジング3、プレート33及び補強環2との摩擦トルクが、軸4との摺動に伴ってシールリップ12に作用する摩擦トルクよりも十分に大きいものとなっている。したがって、補強環2とシール本体1は非接着であるにも拘らず、軸4との摺動に伴ってシールリップ12に作用する摩擦トルクによりシール本体1が軸4に追随して共回りしてしまうのを有効に防止することができる。
Further, the
ところで、図1及び図2に示す第一の実施の形態あるいは図5に示す第三の実施の形態のように、シール本体1の基部11を、補強環2のフランジ部22とハウジング3のシール装着部32の端面32aの間で軸方向へ圧縮するものにおいては、図7に示すように、圧縮反力によって基部11の軸方向内側(端面11b側)が内径側へ押し出されるような曲げ変形を受けて軸4に対するシールリップ12の所定の接触状態が得られなくなることが懸念される。また、図3及び図4に示す第二の実施の形態も、シール本体1の基部11が、補強環2の圧入筒部21とシール装着部32の内周面32bの間で径方向へ圧縮されることによる反力が中間部13を介してシールリップ12を内径側へ押し出すように作用し、軸4に対するシールリップ12の所定の接触状態が得られなくなることが懸念される。図8に示す第五の実施の形態、図9、図10に示す第六の実施の形態、及び図11に示す第七の実施の形態は、このような基部11の変形を防止するものである。
By the way, as in the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 or the third embodiment shown in FIG. 5, the
このうち、図8に示す第五の実施の形態は、第一の実施の形態におけるシール本体1の基部11の軸方向外側となる端面11aに、径方向に延びる溝状の複数の凹部15を円周方向等間隔で形成したものである。
Among these, in the fifth embodiment shown in FIG. 8, a plurality of groove-shaped
このように構成すれば、シール本体1の基部11が、補強環2のフランジ部22とハウジング3のシール装着部32の端面32aの間で軸方向へ圧縮されることによる応力が凹部15によって吸収されるので、シールリップ12への影響を緩和することができるばかりでなく、補強環2のフランジ部22に対する摩擦トルクが大きくなるので、小さな圧縮量でもシール本体1の共回りを有効に防止することができる。
If comprised in this way, the stress by the
また、図9及び図10に示す第六の実施の形態は、第二の実施の形態におけるシール本体1の基部11の外周面11cに、径方向に延びる溝状の複数の凹部16を円周方向等間隔で形成したものである。
Further, in the sixth embodiment shown in FIG. 9 and FIG. 10, a plurality of groove-
このように構成すれば、シール本体1の基部11が、補強環2の圧入筒部21とシール装着部32の内周面32bの間で径方向へ圧縮されることによる応力が凹部16によって吸収されるので、シールリップ12への影響を緩和することができるばかりでなく、シール装着部32の内周面32bに対する摩擦トルクが大きくなるので、小さな圧縮量でもシール本体1の共回りを有効に防止することができる。
If comprised in this way, the stress by the
また、図11に示す第七の実施の形態は、第一の実施の形態におけるシール本体1の基部11の軸方向外側となる端面11aに、径方向に延びる複数の凸条17を円周方向等間隔で形成したものである。なお、凸条17は、請求項3に記載の凸部に相当するものである。
Further, in the seventh embodiment shown in FIG. 11, a plurality of
この場合も、シール本体1の基部11が、補強環2のフランジ部22とハウジング3のシール装着部32の端面32aの間で軸方向へ圧縮されることによる応力が凸条17に集中することよって吸収されるので、シールリップ12への影響を緩和することができるばかりでなく、補強環2のフランジ部22に対する摩擦トルクが大きくなるので、小さな圧縮量でもシール本体1の共回りを有効に防止することができる。
Also in this case, the stress due to the axial compression of the
次に、図12は第八の実施の形態を示すものである。この実施の形態は、第一の実施の形態におけるシール本体1の基部11の外周面11cのうち、軸方向内側(端面11b側)の端部近傍に、複数の係合突起(図では1個のみ示される)18を円周方向等間隔で形成すると共に、補強環2の圧入筒部21の先端に、前記係合突起18との嵌合により円周方向へ係合可能な複数の係合切欠23を円周方向等間隔で形成したものである。なお、係合突起18及び係合切欠23は、請求項4に記載の係合手段に相当するものである。
Next, FIG. 12 shows an eighth embodiment. In this embodiment, among the outer
このような構成を備える第八の実施の形態による補強環付きダストシールは、図示の未装着状態から、たとえば、シール本体1の基部11を、シールリップ12が補強環2のフランジ部22側を向くようにこの補強環2の圧入筒部21の内周へ収容すると共に、係合切欠23と係合突起18を嵌合させた状態としてから、圧入筒部21を、その先端がハウジング3のシール装着部32の端面32aに当接するまで、このシール装着部32の内周面32bに圧入することによって装着することができる。
In the dust seal with a reinforcing ring according to the eighth embodiment having such a configuration, for example, the
そしてこの装着状態では、シール本体1の基部11は、その両端面11a,11bが、ハウジング3のシール装着部32の内周面32bに圧入筒部21が圧入された補強環2のフランジ部22とハウジング3のシール装着部32の端面32aに圧接すると共に、基部11の係合突起18が補強環2の係合切欠23と円周方向へ係合しているので、補強環2とシール本体1は非接着であるにも拘らず、軸4との摺動に伴ってシールリップ12に作用する摩擦トルクによるシール本体1の共回りが確実に阻止される。
In this mounted state, the
さらに、図12は第八の実施の形態を示すものである。この実施の形態は、第一の実施の形態におけるシール本体1の基部11を、軸方向肉厚よりも径方向肉厚を大きくしたものである。
Further, FIG. 12 shows an eighth embodiment. In this embodiment, the
すなわちこの構成によれば、基部11の両端面11a,11bの接触面積が大きくなるため共回りしにくくなり、しかも、圧縮反力によって基部11の軸方向内側(端面11b側)が内径側へ押し出されるような曲げ変形が生じにくくなる。
In other words, according to this configuration, the contact area between the both end faces 11a and 11b of the
1 シール本体
11 基部
15,16 凹部
17 凸条
18 係合突起(係合手段)
12 シールリップ
13 中間部
14 対油シールリップ
2 補強環
21 圧入筒部
22 フランジ部
23 係合切欠(係合手段)
3 ハウジング
31 軸孔
32 シール装着部
4 軸
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