JP2019190645A - フローティングシール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転体が連続で高速回転しても、発熱を抑制できるフローティングシール装置を提供すること。【解決手段】フローティングシール装置は、第１シール面と、固定体の第１内周面に対向する第１外周面とを有する第１シールリングと、第１シール面に対向する第２シール面６Ａと、回転体の第２内周面に対向する第２外周面６Ｂとを有する第２シールリング６と、第１シールリングの周囲に配置され、第１内周面及び第１外周面に接触する第１弾性リングと、第２シールリングの周囲に配置され、第２内周面及び第２外周面に接触する第２弾性リング８と、を備える。第２外周面は、第２シールリングの中心軸ＣＸを通る断面において直線状であり、第２中心軸に平行な第２軸方向において第２シール面に向かって中心軸から離れるように傾斜する。中心軸と第２外周面とがなす角度θは、７［°］≦θ≦１１［°］、の条件を満足する。【選択図】図３

Description

本発明は、フローティングシール装置に関する。

ブルドーザ又は油圧ショベルのような作業車両は、土砂のような異物にさらされ、過酷な環境で使用される。そのため、作業車両のシール装置には、異物の侵入及び潤滑油の漏出を抑制できる高いシール性及び耐久性が要求される。作業車両のシール装置として、フローティングシール装置が知られている。フローティングシール装置は、作業車両の回転体と固定体との間隙をシールする一対のシールリングを有する。一方のシールリングが回転体に装着され、他方のシールリングが固定体に装着される。シールリングは、相互に接触するシール面を有する。回転体が回転すると、一方のシールリングのシール面が他方のシールリングのシール面に対して摺動する。

特開２００５−３３０５８１号公報

運転者が搭乗せずに無人で稼働する無人作業車両は、連続して高速走行することができる。無人作業車両が履帯を有する場合、履帯を支持する転輪は連続して高速回転する。そのため、無人作業車両にフローティングシール装置を適用した場合、シールリングのシール面が長時間激しく摺動し、過度に発熱する可能性がある。その結果、フローティングシール装置の耐久性が低下する。

本発明の態様は、回転体が連続して高速回転しても、過度な発熱を抑制できるフローティングシール装置を提供することを目的とする。

本発明の態様に従えば、第１シール面と、固定体の第１内周面に対向する第１外周面とを有する第１シールリングと、前記第１シール面に対向する第２シール面と、回転体の第２内周面に対向する第２外周面とを有する第２シールリングと、前記第１シールリングの周囲に配置され、前記第１内周面及び前記第１外周面に接触する第１弾性リングと、前記第２シールリングの周囲に配置され、前記第２内周面及び前記第２外周面に接触する第２弾性リングと、を備え、前記第１外周面は、前記第１シールリングの第１中心軸を通る断面において直線状であり、前記第１中心軸に平行な第１軸方向において前記第１シール面に向かって前記第１中心軸から離れるように傾斜し、前記第２外周面は、前記第２シールリングの第２中心軸を通る断面において直線状であり、前記第２中心軸に平行な第２軸方向において前記第２シール面に向かって前記第２中心軸から離れるように傾斜し、前記第１中心軸と前記第１外周面とがなす角度θ、及び前記第２中心軸と前記第２外周面とがなす角度θは、７［°］ ≦ θ ≦ １１［°］、の条件を満足する、フローティングシール装置が提供される。

本発明の態様によれば、回転体が連続で高速回転しても、発熱を抑制できるフローティングシール装置が提供される。

図１は、本実施形態に係るフローティングシール装置の一例を示す側断面図である。 図２は、本実施形態に係るフローティングシール装置の一部を拡大した側断面図である。 図３は、本実施形態に係る第２シールリングを示す側断面図である。 図４は、本実施形態に係る第２シールリングに作用する力を説明するための模式図である。 図５は、本実施形態に係る外周面の角度と押し付け力との関係を示す図である。 図６は、第２リテーナに対して第２シールリングが傾斜した状態で装着された状態を示す模式図である。 図７は、本実施形態に係る作用を説明するための図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

［フローティングシール装置］
図１は、本実施形態に係るフローティングシール装置１の一例を示す側断面図である。図２は、本実施形態に係るフローティングシール装置１の一部を拡大した側断面図である。図２は、図１のＡ部分拡大図に相当する。

フローティングシール装置１は、固定体２と回転体３とを有する機械装置に適用される。フローティングシール装置１は、固定体２と回転体３との間隙をシールする。フローティングシール装置１が適用される機械装置として、履帯を有する作業車両の走行装置が例示される。履帯を有する作業車両として、ブルドーザ及び油圧ショベルの少なくとも一方が例示される。本実施形態においては、フローティングシール装置１が、履帯を支持する転輪機構４に適用されることとする。

図１及び図２に示すように、転輪機構４は、固定体２と回転体３とを有する。固定体２は、回転体３に回転可能に支持される。回転体３は、回転軸ＡＸを中心に回転する。

固定体２は、第１リテーナ２Ａ及びシャフト２Ｂを含む。回転体３は、第１リテーナ２Ａの周囲に配置される第２リテーナ３Ａと、ブッシュ３Ｂを介してシャフト２Ｂの周囲に配置されるローラ３Ｃとを含む。第２リテーナ３Ａは、ローラ３Ｃの端部に固定される。

フローティングシール装置１は、固定体２に装着される第１シールリング５と、回転体３に装着される第２シールリング６と、第１シールリング５の周囲に配置される第１弾性リング７と、第２シールリング６の周囲に配置される第２弾性リング８とを有する。図２に示すように、フローティングシール装置１は、第１リテーナ２Ａ及び第２リテーナ３Ａとシャフト２Ｂとの間に規定されたシール室１１に配置される。

以下の説明においては、第１シールリング５の中心軸を適宜、第１中心軸、と称し、第２シールリング６の中心軸を適宜、第２中心軸、と称する。本実施形態において、第１シールリング５と第２シールリング６とは、第１中心軸と第２中心軸とが一致するように配置される。以下の説明においては、第１中心軸及び第２中心軸を適宜、中心軸ＣＸ、と総称する。中心軸ＣＸと回転軸ＡＸとは、僅かにずれる場合があるものの、実質的に一致する。

また、以下の説明においては、中心軸ＣＸに平行な方向を適宜、軸方向、と称し、中心軸ＣＸの放射方向を適宜、放射方向、と称する。

第１シールリング５は、円環状部材である。第１シールリング５は、鋳鉄製である。第１シールリング５は、高クロム鋳鉄製であることが好ましい。高クロム鋳鉄として、Ｃｒ−Ｍｏ鋳鉄及びＮｉ−Ｃｒ鋳鉄の少なくとも一方が例示される。高クロム鋳鉄は、高い熱伝導性及び高い耐摩耗性（摺動性）を有する。なお、第１シールリング５は、銅合金、炭素鋼、ＳｉＣ、超硬合金、アルミナセラミックス、ニッケル合金、アルミニウム合金、チタン合金、窒化珪素、及びジルコニアの少なくとも一つの材料で形成されてもよい。

第２シールリング６は、円環状部材である。第２シールリング６は、第１シールリング５と同じ材料で形成される。第１シールリング５と第２シールリング６とは対向するように配置される。

第１シールリング５は、シール面５Ａ（第１シール面）と、放射方向において外側を向く外周面５Ｂ（第１外周面）と、軸方向において外周面５Ｂの一端部に結ばれる曲面５Ｃと、軸方向において外周面５Ｂの他端部に結ばれる曲面５Ｄ（第１曲面）と、放射方向において内側を向く内周面５Ｅと、軸方向においてシール面５Ａの反対側に配置される背面５Ｆ（第１背面）と、放射方向においてシール面５Ａの内端部に結ばれるテーパ面５Ｇとを有する。

シール面５Ａは、第２シールリング６に対向する。シール面５Ａは、円環状である。シール面５Ａに、メッキ、溶射、及びその他の表面改質が施されてもよい。

外周面５Ｂは、第１リテーナ２Ａの内周面１２（第１内周面）に対向する。外周面５Ｂは、中心軸ＣＸを通る断面において直線状である。外周面５Ｂは、軸方向においてシール面５Ａに向かって中心軸ＣＸから離れるように傾斜する。外周面５Ｂは、円錐面の一部を抽出した面に相当する。

曲面５Ｃは、外周面５Ｂの一端部に結ばれる。曲面５Ｃが結ばれる外周面５Ｂの一端部は、放射方向において外周面５Ｂの外端部である。曲面５Ｃは、中心軸ＣＸを通る断面において曲線状である。曲面５Ｃは、軸方向においてシール面５Ａに向かって中心軸ＣＸから離れるように傾斜する。

曲面５Ｄは、外周面５Ｂの他端部に結ばれる。曲面５Ｄが結ばれる外周面５Ｂの他端部は、放射方向において外周面５Ｂの内端部である。曲面５Ｄは、中心軸ＣＸを通る断面において曲線状である。曲面５Ｄは、軸方向において背面５Ｆに向かって中心軸ＣＸから離れるように傾斜する。

内周面５Ｅは、シャフト２Ｂに対向する。内周面５Ｅは、中心軸ＣＸを通る断面において直線状である。内周面５Ｅは、中心軸ＣＸに平行である。

背面５Ｆは、軸方向においてシール面５Ａ及びテーパ面５Ｇの反対側に配置される。中心軸ＣＸに直交する断面において、背面５Ｆは、円環状である。背面５Ｆは、平坦面である。

テーパ面５Ｇは、放射方向においてシール面５Ａの内端部に結ばれる。テーパ面５Ｇは、第２シールリング６から離れている。中心軸ＣＸを通る断面において、テーパ面５Ｇは、軸方向においてテーパ面５Ａに向かって中心軸ＣＸから離れるように傾斜する。

第２シールリング６は、シール面６Ａ（第２シール面）と、放射方向において外側を向く外周面６Ｂ（第２外周面）と、軸方向において外周面６Ｂの一端部に結ばれる曲面６Ｃと、軸方向において外周面６Ｂの他端部に結ばれる曲面６Ｄ（第２曲面）と、放射方向において内側を向く内周面６Ｅと、軸方向においてシール面６Ａの反対側に配置される背面６Ｆ（第２背面）と、放射方向においてシール面６Ａの内端部に結ばれるテーパ面６Ｇとを有する。

シール面６Ａは、第１シールリング５のシール面５Ａに対向する。シール面６Ａは、円環状である。シール面６Ａに、メッキ、溶射、及びその他の表面改質が施されてもよい。

外周面６Ｂは、第２リテーナ３Ａの内周面１５（第２内周面）に対向する。外周面６Ｂは、中心軸ＣＸを通る断面において直線状である。外周面６Ｂは、軸方向においてシール面６Ａに向かって中心軸ＣＸから離れるように傾斜する。外周面６Ｂは、円錐面の一部を抽出した面に相当する。

曲面６Ｃは、外周面６Ｂの一端部に結ばれる。曲面６Ｃが結ばれる外周面６Ｂの一端部は、放射方向において外周面６Ｂの外端部である。曲面６Ｃは、中心軸ＣＸを通る断面において曲線状である。曲面６Ｃは、軸方向においてシール面６Ａに向かって中心軸ＣＸから離れるように傾斜する。

曲面６Ｄは、外周面６Ｂの他端部に結ばれる。曲面６Ｄが結ばれる外周面６Ｂの他端部は、放射方向において外周面６Ｂの内端部である。曲面６Ｄは、中心軸ＣＸを通る断面において曲線状である。曲面６Ｄは、軸方向において背面６Ｆに向かって中心軸ＣＸから離れるように傾斜する。

内周面６Ｅは、シャフト２Ｂに対向する。内周面６Ｅは、中心軸ＣＸを通る断面において直線状である。内周面６Ｅは、中心軸ＣＸに平行である。

背面６Ｆは、軸方向においてシール面６Ａ及びテーパ面６Ｇの反対側に配置される。中心軸ＣＸに直交する断面において、背面６Ｆは、円環状である。背面６Ｆは、平坦面である。

テーパ面６Ｇは、放射方向においてシール面６Ａの内端部に結ばれる。テーパ面６Ｇは、第１シールリング５から離れている。中心軸ＣＸに平行な断面において、テーパ面６Ｇは、軸方向においてテーパ面６Ａに向かって中心軸ＣＸから離れるように傾斜する。

第１弾性リング７は、第１シールリング５の周囲に配置されるＯリングである。第１弾性リング７は、ゴム製であり、弾性変形可能である。第１弾性リング７を形成するゴムとして、水素化ニトリルゴム、パーフロロエラストマー、ニトリルゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム、及びブチルゴムの少なくとも一つが例示される。なお、第１弾性リング７は、弾性変形可能な合成樹脂で形成されてもよい。

第１弾性リング７は、第１シールリング５と第１リテーナ２Ａとの間に配置される。第１弾性リング７は、第１リテーナ２Ａの内周面１２及び第１シールリング５の外周面５Ｂのそれぞれに接触する。

第１リテーナ２Ａは、第１シールリング５との間で第１弾性リング７を保持する。第１弾性リング７は、内周面１２及び外周面５Ｂに保持される。内周面１２の第２リテーナ３Ａ側に、放射方向の内側に突出する突出面１３が設けられる。また、軸方向において突出面１３の反対側に、放射方向の内側に突出する突出面１４が設けられる。

第１弾性リング７は、外周面５Ｂと内周面１２との間に弾性変形した状態で配置される。第１弾性リング７の表面の一部は、外周面５Ｂに密着し、第１弾性リング７の表面の一部は、内周面１２に密着する。第１弾性リング７の弾発力により、第１シールリング５の外周面５Ｂが軸方向に押され、シール面５Ａとシール面６Ａとが密着する。また、第１弾性リング７は、第１シールリング５と第１リテーナ２Ａとの間の空間１８の異物がシール室１１に進入することを抑制する。

第２弾性リング８は、第２シールリング６の周囲に配置されるＯリングである。第２弾性リング８は、第１弾性リング７と同じ材料で形成され、弾性変形可能である。

第２弾性リング８は、第２シールリング６と第２リテーナ３Ａとの間に配置される。第２弾性リング８は、第２リテーナ３Ａの内周面１５及び第２シールリング６の外周面６Ｂのそれぞれに接触する。

第２リテーナ３Ａは、第２シールリング６との間で第２弾性リング８を保持する。第２弾性リング８は、内周面１５及び外周面６Ｂに保持される。内周面１５の第１リテーナ２Ａ側に、放射方向の内側に突出する突出面１６が設けられる。また、軸方向において突出面１６の反対側に、放射方向の内側に突出する突出面１７が設けられる。

第２弾性リング８は、外周面６Ｂと内周面１５との間に弾性変形した状態で配置される。第２弾性リング８の表面の一部は、外周面６Ｂに密着し、第２弾性リング８の表面の一部は、内周面１５に密着する。第２弾性リング８の弾発力により、第２シールリング６の外周面６Ｂが軸方向に押され、シール面６Ａとシール面５Ａとが密着する。また、第２弾性リング８は、第２シールリング６と第２リテーナ２Ｂとの間の空間１８の異物がシール室１１に進入することを抑制する。

図１に示すように、転輪機構４は、第１シールリング５及び第２シールリング６に供給される潤滑油が流れる油路９を有する。油路９は、シャフト２Ｂの内部流路９Ａと、シャフト２Ｂとローラ３Ｃとの間に形成されたバッファ空間９Ｂと、シャフト２Ｂとローラ３Ｃとの間に形成された間隙９Ｃとを含む。内部流路９Ａに潤滑油が供給される。潤滑油は、内部流路９Ａを流れ、バッファ空間９Ｂに貯留された後、間隙９Ｃを介して第１シールリング５及び第２シールリング６に供給される。本実施形態において、第１シールリング５及び第２シールリング６にポリグリコール系潤滑油が供給される。

［角度及び距離］
図３は、本実施形態に係る第２シールリング６を示す側断面図である。図３に示すように、外周面６Ｂは、中心軸ＣＸを通る断面において直線状であり、軸方向においてシール面６Ａに向かって中心軸ＣＸから離れるように傾斜する。

本実施形態において、中心軸ＣＸと外周面６Ｂとがなす角度θは、７［°］以上１１［°］以下である。すなわち、第２シールリング６は、（１）式の条件を満足する。

７［°］ ≦ θ ≦ １１［°］ …（１）

放射方向において、曲面６Ｄの少なくとも一部は、外周面６Ｂよりも内側に配置される。放射方向において、曲面６Ｄのうち中心軸ＣＸに最も近い部分を位置Ｂとする。また、放射方向において、曲面６Ｄと背面６Ｆとの境界のうち中心軸ＣＸから最も遠い部分を位置Ｔとする。また、放射方向において、位置Ｂと位置Ｔとの距離をＤとする。

第２弾性リング８は、Ｏリングである。第２弾性リング８の断面の直径をＲとする。第２弾性リング８の直径Ｒとは、第２弾性リング８に外力が付加されていない状態における直径をいう。本実施形態において、距離Ｄ及び直径Ｒは、（２）式の条件を満足する。

Ｄ／Ｒ ≧ ０．０５ …（２）

図示は省略するが、第１シールリング５において、中心軸ＣＸと外周面５Ｂとがなす角度θも、（１）式の条件を満足する。

また、放射方向において、第１シールリング５の曲面５Ｄの少なくとも一部は、外周面５Ｂよりも内側に配置される。放射方向において、曲面５Ｄのうち中心軸ＣＸに最も近い部分を位置Ｂとし、曲面５Ｄと背面５Ｆとの境界のうち中心軸ＣＸから最も遠い部分を位置Ｔとし、放射方向において、位置Ｂと位置Ｔとの距離をＤとし、第１弾性リング７の直径Ｒとしたとき、第１シールリング５においても、（２）式の条件を満足する。

［作用］
次に、本実施形態に係るフローティングシール装置１の作用について説明する。図４は、本実施形態に係る第２シールリング６に作用する力を説明するための模式図である。

第２リテーナ３Ａと第２シールリング６との間に配置された第２弾性リング８が圧縮されると、外周面６Ｂに緊迫力Ｆが作用する。緊迫力Ｆは、外周面６Ｂに直交する方向に作用する。緊迫力Ｆの作用により、第２シールリング６には、軸方向に押し付け力Ｐが作用する。押し付け力Ｐと緊迫力Ｆと外周面６Ｂの角度θとの間に、（３）式で示す関係が成立する。

Ｐ ＝ Ｆ×ｓｉｎθ …（３）

すなわち、角度θが大きいほど押し付け力Ｐは大きくなり、角度θが小さいほど押し付け力Ｐは小さくなる。押し付け力Ｐは、シール面６Ａをシール面５Ａに押し付ける力である。角度θが小さく、押し付け力Ｐが小さいと、シール面５Ａとシール面６Ａとが押し付ける力が小さくなり、その結果、フローティングシール装置１のシール機能が損なわれる。すなわち、空間１８の異物がシール室１１に進入してしまう可能性が高くなる。

一方、角度θが大きく、押し付け力Ｐが大きいと、シール面５Ａとシール面６Ａとが押し付ける力が大きくなる。シール面５Ａとシール面６Ａとが押し付ける力が大きい状態で、回転体３が回転すると、シール面５Ａ及びシール面６Ａが過度に発熱してしまう可能性が高くなる。シール面５Ａ及びシール面６Ａの摩擦係数をμとし、押し付け力をＰとし、回転体３の回転速度をＶとし、シール面５Ａとシール面６Ａとの発熱量をＱとし、定数をαとしたとき、摩擦係数μと押し付け力Ｐと回転速度Ｖと発熱量Ｑとの間に、（４）式で示す関係が成立する。

Ｑ ＝ α×μ×Ｐ×Ｖ …（４）

例えば、フローティングシール装置１が無人作業車両の転輪機構４に適用された場合、回転体３の回転速度Ｖは速くなり、回転体３は連続して高速度で回転する可能性がある。その結果、シール面５Ａとシール面６Ａとの発熱量Ｑが過度に高まり、シール面５Ａ及びシール面６Ａの少なくとも一方が焼き付いてしまうなど、フローティングシール装置１の性能が低下する可能性がある。

図５は、本実施形態に係る外周面６Ｂの角度θと押し付け力Ｐとの関係を示す図である。図５に示すように、角度θが大きくなるほど押し付け力Ｐが大きくなり、角度θが小さくなるほど押し付け力Ｐが小さくなる。本発明者は、鋭意努力した結果、第１シールリング５及び第２シールリング６のシール性を損なうことなく、過度な発熱を抑制できる最適な角度θの範囲を見出した。すなわち、角度θを７［°］以上１１［°］以下にすることにより、シール性を損なうことなく、過度な発熱を抑制できることを見出した。

角度θを小さくすると、外乱因子に対するシール面６Ａに作用する力のロバスト性が向上する。なお、外乱因子として、組立ばらつき、部品公差、及び外力の少なくとも一つが例示される。また、第２弾性リング８の設置位置周りの設計をそのままに、角度θだけ小さくすると、軸方向における第２シールリング６の寸法を大きくする必要があるため、フローティングシール装置１の軸方向の占有スペースが大きくなってしまう。また、軸方向の寸法に対する放射方向の寸法変化量が小さくなるので、組立し難くなる。一方、角度θを大きくすると、外乱因子に対するシール面６Ａに作用する力のロバスト性が低下する。第１シールリング５についても同様である。角度θが（１）式の条件を満足することにより、フローティングシール装置１の大型化を抑制しつつ、ロバスト性を得ることができる。

また、本実施形態においては、潤滑油がポリグリコール系潤滑油である。ポリグリコール系潤滑油は、摩擦係数μを軽減し、発熱を効果的に抑制できる性質を有する。フローティングシール装置１を連続で高回転しても、過度な発熱を抑制するので、シール面の焼き付きや面あれの発生を抑えてシール性を良好に保つことができる。そのため、連続して高速回転する回転体３をシールするフローティングシール装置１の潤滑油に好適である。

角度θを小さくした場合、フローティングシール装置１の組立時において、第２シールリング６と第２弾性リング８と第２リテーナ３Ａとの位置決めが困難となる可能性がある。その結果、第２リテーナ３Ａに対して第２シールリング６が傾斜した状態で装着されてしまう可能性が高くなる。

図６は、第２リテーナ３Ａに対して第２シールリング６が傾斜した状態で装着された状態を示す模式図である。フローティングシール装置１は、第２シールリング６の周囲に第２弾性リング８を掛ける作業、及び第２弾性リング８が掛けられた第２シールリング６を第２リテーナ３Ａに装着する作業を経て組み立てられる場合が多い。第２シールリング６を第２リテーナ３Ａに装着するとき、第２シールリング６に対して第２弾性リング８の位置がずれると、図６に示すように、第２リテーナ３Ａに対して第２シールリング６が傾斜した状態で装着されてしまう可能性が高くなる。例えば、回転体３の中心軸ＣＸと第２シールリング６の中心軸とがずれたり、軸方向において第２シールリング６の第１部分の位置と第２部分の位置とが距離Ｇだけずれたりする可能性がある。第２シールリング６に対する第２弾性リング８の位置ずれは、外周面６Ｂの角度θが小さい場合に発生する可能性が高い。第１シールリング５を第１リテーナ２Ａに装着する場合も同様である。

本実施形態においては、曲面６Ｄが設けられ、（２）式の条件を満足するように位置Ｂと位置Ｔとの距離Ｄが定められる。これにより、第２シールリング６の周囲に第２弾性リング８を掛けたとき、第２弾性リング８が曲面６Ｄにしっかりと嵌り、十分に位置決めされる。第２弾性リング８が曲面６Ｄによって十分に位置決めされた状態で、第２シールリング６を第２リテーナ３Ａに装着することにより、第２リテーナ３Ａに対して第２シールリング６が傾斜した状態で装着されてしまうことが抑制される。

また、外周面６Ｂの内端部と曲面６Ｄとが結ばれているので、第２リテーナ３Ａと第２シールリング６との間に第２弾性リング８が配置されている状態で、第２リテーナ３Ａに第２シールリング６が装着されることにより、曲面６Ｄに保持されていた第２弾性リング８は、内周面１５と外周面６Ｂとの間に移動し、内周面１５及び外周面６Ｂに保持される。第１シールリング５を第１リテーナ２Ａに装着する場合も同様である。

すなわち、外周面６Ｂの角度θを小さくすると、第２シールリング６を第２リテーナ３Ａに装着するときに、第２シールリング６が傾きやすいという問題が顕在化する。これは、装着のために第２リテーナ３Ａに対して第２シールリング６を軸方向に押し込んでも、外周面６Ｂの角度θが小さくなるほど放射方向の寸法変化が小さくなることで、第２弾性リング８の位置決めが困難になるためであると推定される。本実施形態においては、位置決めのために大きい距離Ｄが規定され、第２シールリング６に位置決め用のくびれが設定される。くびれの山が位置Ｔで規定され、くびれの谷が位置Ｂで規定される。

第２弾性リング８を第２シールリング６に装着するときに、第２弾性リング８はくびれに引っ掛けられ、位置決めされる。（２）式に示す「Ｄ／Ｒ」は、第２弾性リング８の直径Ｒに対して第２シールリング６がくびれに引っ掛かり易いかどうかを規定するパラメータである。

図７は、本実施形態に係る作用を説明するための図であり、パラメータ「Ｄ／Ｒ」と、第２リテーナ３Ａに第２シールリング６を装着したときの傾き変化量との関係を示す図である。図７は、第２シールリング６を傾斜させずに第２リテーナ３Ａに装着するためにはパラメータ「Ｄ／Ｒ」がどの程度必要かを接触解析した結果を示す図である。横軸は、パラメータ「Ｄ／Ｒ」を示し、縦軸は、第２リテーナ３Ａに第２シールリング６を装着したときの初期状態からの第２シールリング６の傾き変化量を示す。初期状態のモデルに許容上限の傾きを与えた状態で、押し込んで組付ける相当の軸方向変位を与えた結果、図７に示すように、（２）の条件を満足するように設計すれば、傾斜を増幅することなく第２リテーナ３Ａに第２シールリング６を装着することができることが判明した。

第１シールリング５を第１リテーナ２Ａに装着する場合も同様である。

［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、角度θが（１）式の条件を満足することにより、押し付け力Ｐが適正な値に調整される。これにより、回転体２が連続して高速回転しても、シール面５Ａがシール面６Ａに対して大きな押し付け力Ｐで摺動することが抑制される。そのため、シール性を維持しつつ、過度な発熱を抑制することができる。したがって、フローティングシール装置１の性能の低下を抑制することができる。また、潤滑油としてポリグリコール系潤滑油が使用されるので、角度θと潤滑油との相乗効果により、第１シールリング５及び第２シールリング６の発熱を十分に抑制することができる。

［他の実施形態］
なお、上述の実施形態において、フローティングシール装置１は、履帯を有する作業車両の輪転に適用されることとした。フローティングシール装置１は、履帯を支持する転輪として、上転輪、下転輪、及び遊転輪のいずれに適用されてもよいし、履帯を駆動する駆動輪に適用されてもよい。また、フローティングシール装置１は、運転者が搭乗して運転者の操作により稼働する有人作業車両に適用されてもよい。

１…フローティングシール装置、２…固定体、２Ａ…第１リテーナ、２Ｂ…シャフト、３…回転体、３Ａ…第２リテーナ、３Ｂ…ブッシュ、３Ｃ…ローラ、４…転輪機構、５…第１シールリング、５Ａ…シール面（第１シール面）、５Ｂ…外周面（第１外周面）、５Ｃ…曲面、５Ｄ…曲面（第１曲面）、５Ｅ…内周面、５Ｆ…背面（第１背面）、５Ｇ…テーパ面、６…第２シールリング、６Ａ…シール面（第２シール面）、６Ｂ…外周面（第２外周面）、６Ｃ…曲面、６Ｄ…曲面（第２曲面）、６Ｅ…内周面、６Ｆ…背面（第２背面）、６Ｇ…テーパ面、７…第１弾性リング、８…第２弾性リング、９…油路、９Ａ…内部流路、９Ｂ…バッファ空間、９Ｃ…間隙、１１…シール室、１２…内周面（第１内周面）、１３…突出面、１４…突出面、１５…内周面（第２内周面）、１６…突出面、１７…突出面、１８…空間、ＡＸ…回転軸、Ｂ…位置、ＣＸ…中心軸、Ｄ…距離、Ｒ…直径、Ｔ…位置、θ…角度。

Claims (3)

1. 第１シール面と、固定体の第１内周面に対向する第１外周面とを有する第１シールリングと、
   前記第１シール面に対向する第２シール面と、回転体の第２内周面に対向する第２外周面とを有する第２シールリングと、
   前記第１シールリングの周囲に配置され、前記第１内周面及び前記第１外周面に接触する第１弾性リングと、
   前記第２シールリングの周囲に配置され、前記第２内周面及び前記第２外周面に接触する第２弾性リングと、を備え、
   前記第１外周面は、前記第１シールリングの第１中心軸を通る断面において直線状であり、前記第１中心軸に平行な第１軸方向において前記第１シール面に向かって前記第１中心軸から離れるように傾斜し、
   前記第２外周面は、前記第２シールリングの第２中心軸を通る断面において直線状であり、前記第２中心軸に平行な第２軸方向において前記第２シール面に向かって前記第２中心軸から離れるように傾斜し、
   前記第１中心軸と前記第１外周面とがなす角度θ、及び前記第２中心軸と前記第２外周面とがなす角度θは、
   ７［°］ ≦ θ ≦ １１［°］、
   の条件を満足する、
   フローティングシール装置。
2. 前記第１シールリング及び前記第２シールリングにポリグリコール系潤滑油が供給される、
   請求項１に記載のフローティングシール装置。
3. 前記第１シールリングは、前記第１軸方向において前記第１シール面の反対側に配置される第１背面と、前記第１外周面の内端部に結ばれ、前記第１中心軸を通る断面において曲線状であり、前記第１軸方向において前記第１背面に向かって前記第１中心軸から離れるように傾斜する第１曲面とを有し、
   前記第２シールリングは、前記第２軸方向において前記第２シール面の反対側に配置される第２背面と、前記第２外周面の内端部に結ばれ、前記第１中心軸を通る断面において曲線状であり、前記第２軸方向において前記第２背面に向かって前記第２中心軸から離れるように傾斜する第２曲面とを有し、
   前記第１中心軸の放射方向において、前記第１曲面の前記第１中心軸に最も近い位置と前記第１曲面と前記第１背面との境界の前記第１中心軸から最も遠い位置との距離、及び前記第２曲面の前記第２中心軸に最も近い位置と前記第２曲面と前記第２背面との境界の前記第２中心軸から最も遠い位置との距離をＤ、前記第１弾性リング及び前記第２弾性リングの断面の直径をＲとしたとき、
   Ｄ／Ｒ ≧ ０．０５、
   の条件を満足する、
   請求項１又は請求項２に記載のフローティングシール装置。

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