JP3766384B2 - シール装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に装備され、作業装置のピン結合部等に設ける軸受装置に好適に用いられるシール装置に関する。
背景技術
一般に、油圧ショベル等の建設機械にあっては、作業用のフロント部を構成するブーム、アームおよびバケット等を互いに回動可能に連結するために軸受装置を設ける構成としている（例えば、特開平６−１５９３４６号公報等）。
この第１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等のうち一方の部材に設けられ内周側にブッシュが嵌合固着されたボス部材と、このボス部材の左，右両側に配置された相手方部材となる一対のブラケットと、これら各ブラケット間にボス部材を回動可能に連結する軸としての連結軸とにより構成されている。
また、前記ブラケットの内周側には、連結軸が挿通される筒状のカラーを嵌合して設け、このカラーと前記ブッシュとの間には、前記連結軸の外周側に嵌合され前記ボス部材とブラケットとの間に軸方向の隙間を確保する筒状のスラストリングと、このスラストリングの径方向外側に位置して前記カラー側に取付けられ前記ブッシュとカラーとの間をシールするシールリングとを設ける構成としている。
この第１の従来技術にあっては、ボス部材とブラケットとを円滑に回動動作させるために、油圧ショベルの稼動時間が一定時間を経過する毎に、ブッシュと連結軸との間に外部から潤滑油を供給し、両者の間を常に潤滑状態に保持するようにしている。そして、前記シールリングには、ブッシュの端面に摺接するリップを設け、前記潤滑油がブッシュとカラーとの間から外部に漏洩するのを、前記リップにより防止する構成としている。
しかし、このような第１の従来技術では、シールリングのリップを単にブッシュの端面に摺接させているに過ぎないため、前記潤滑油がブッシュとカラーとの間から外部に漏洩することがあり、潤滑油を補給するための給脂間隔が短くなる傾向にある。
一方、このような潤滑油の給脂間隔を可能な限り延ばして、実質的に無給脂とするために、第２の従来技術による軸受装置として、ブッシュを多孔質な焼結金属材料により形成し、このブッシュの空孔内に高い粘度を有する潤滑油を含浸させる構成としたものが知られている（例えば、特開平８−１０５４４４号公報等）。
この場合、ブッシュの空孔内に含浸された高粘度の潤滑油は、ブッシュ内で連結軸が摺動（回動）するときの摩擦熱等により粘度が下がり、空孔内からブッシュと連結軸との摺動面間にしみ出すようになり、この状態で連結軸とブッシュとの摺動面に潤滑用の油膜を形成するものである。
ところで、上述した第１の従来技術では、ブッシュとカラーとの間にスラストリングとシールリングとを配置し、スラストリングによりボス部材とブラケットが軸方向の端面で互いに摺接するのを防止している。しかし、シールリングは、リップがブッシュの端面に摺接しているに過ぎないため、潤滑油がブッシュとカラーとの間から外部に漏洩するのを抑えることが難しい。このため、第１の従来技術では、このような潤滑油の漏洩を補うために、外部から潤滑油を補給する作業を繰返して行う必要が生じ、給脂間隔が短くなるという問題がある。
一方、第２の従来技術にあっては、ボス部材の内周側には、ブッシュの軸方向両端側に位置して弾性材からなる遮油部材とダストシールとを設け、ブッシュに含浸した潤滑油が外部に漏洩するのを防止している。
しかし、ブッシュに含浸した潤滑油の粘度は、ブッシュ内で連結軸が摺動するときの摩擦熱等により低下する。このため、第２の従来技術のように、前述の遮油部材、ダストシールを用いただけでは、潤滑油は、これら遮油部材と連結軸との間の隙間、ダストシールと連結軸との間の隙間を通じて外部に漏洩するという問題がある。また、このように漏洩した潤滑油は、軸受装置の周囲に付着し、この潤滑油にゴミ、埃等が付着して外観が低下するという問題がある。
また、前述した潤滑油の漏洩を防ぐために、ダストシールに加えてオイルシールを用いることも考えられる。しかし、この場合には、グリースガン等を用いて外部から潤滑油をブッシュと連結軸との間に供給する際に、例えばブッシュと連結軸との間に溜まったエアがオイルシールにより外部に抜けにくくなり、潤滑油の給脂作業を円滑に行うのが難しくなるという問題がある。
発明の開示
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、ブッシュと軸との間に供給される潤滑油が外部に漏洩するのを防止できるようにした軸受装置に用いるシール装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、ブッシュと軸との間に外部から潤滑油を円滑に供給でき、給脂作業を短時間で効率的に行うことができるようにしたシール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、本発明によるシール装置は、ボス部材の内周面に嵌合固着して設けた筒状のブッシュに対し、軸を相対的に回動可能に挿通して設けてなる軸受装置に用いられるものである。
そして、本発明が採用する構成の特徴は、前記軸の外周面に嵌合して設けられる筒状体からなり、軸方向一側の端面が環状のシール面となり軸方向の他側に前記ブッシュの端面に摺接するリップ部を有する第１のシールリングと、該第１のシールリングの径方向外側に位置して前記ボス部材の内周面に嵌合固着される筒状体からなり、軸方向一側に該第１のシールリングの前記シール面に摺接する摺接面を有する第２のシールリングとにより構成したことにある。
このように構成したことにより、軸の外周面に嵌合して設けられる第１のシールリングは、軸方向一側の端面が環状のシール面となり、軸方向の他側のリップ部はブッシュの端面に摺接しているから、第１のシールリングのリップ部によりブッシュと軸との摺動面間に供給した潤滑油が外部に漏洩するのを防止できる。また、第２のシールリングは、軸方向一側で第１のシールリングのシール面に摺接する摺接面を有しているので、第１のシールリングと第２のシールリングとの間を２段階でシールすることができる。このため、例え第１のシールリングのリップ部とブッシュとの間から潤滑油が漏洩したとしても、潤滑油が第１，第２のシールリング間から外部に漏洩するのを防止することができる。
また、本発明によると、第１のシールリングは、軸方向一側が軸の外周面に嵌合される円筒部となり軸方向他側に該円筒部から前記ブッシュの端面に向けて伸長するリップ部が形成されたリップシールと、該リップシールの円筒部側に設けられ軸方向一側の端面が第２のシールリングと摺接する前記シール面となった摺動部材とにより構成している。
このように構成したことにより、第１のシールリングをリップシールと摺動部材とにより形成でき、摺動部材の端面に形成されるシール面を第２のシールリングと摺接させ、第１のシールリングと第２のシールリングとの間を良好にシールすることができる。そして、ボス部材と相手方部材とが相対的に回動するときには、第１のシールリングに設けた摺動部材と第２のシールリングとの間の摺動抵抗を低減でき、第１のシールリングと第２のシールリングとを摺動部材を介して円滑に摺動させることができる。また、前記リップシールのリップ部は、円筒部から軸方向の他側に向けて伸長しているから、このリップ部をブッシュの端面に安定して摺接させることができ、リップ部とブッシュとの間のシール性を良好に保つことができる。
また、本発明によると、第１のシールリングは、リップシールを弾性を有する樹脂材料により形成し、摺動部材を自己潤滑性を有する樹脂材料により形成している。これにより、リップシールを弾性変形可能に形成でき、摺動部材には自己潤滑性を与えることができる。
また、本発明によると、摺動部材は、リップシールの円筒部外周側に配置される筒部と、該筒部の軸方向一側から径方向内向きに延び前記円筒部の端面を覆うことによって前記シール面を形成する環状部とにより構成している。これにより、リップシールの円筒部を軸方向一側から摺動部材によって覆うことができ、環状部の端面によりシール面を形成できる。
また、本発明は、第２のシールリングを、第１のシールリングを径方向外側から取囲むようにボス部材の内周面に嵌合固着される筒部と、ブッシュの端面との間で前記第１のシールリングを軸方向に位置決めするため前記筒部の軸方向一側から径方向内側に向けて延び前記第１のシールリングにシール面を介して摺接する摺接面を有した内向き突部とにより構成している。
このように構成した場合、第２のシールリングの内向き突部を第１のシールリングのシール面に摺接させることにより、第２のシールリングの内向き突部とブッシュの端面との間で第１のシールリングを軸方向に位置決めしつつ、シール性を確保することができる。
そして、本発明によると、第２のシールリングは、第１のシールリングに比較して硬質な材料により形成している。これによって、硬質な第２のシールリングに対し第１のシールリングを弾性的に摺接させることができ、第１，第２のシールリング間のシール性能と摺動性能を高めることができる。
一方、本発明は、ブッシュの端面には、第１のシールリングのリップ部が摺接する環状のスラストワッシャを設ける構成としている。このように構成したことにより、ボス部材と相手方部材とが相対的に回動するときには、第１のシールリングのリップ部は、ブッシュの端面に設けたスラストワッシャの表面に沿って円滑に摺動することができる。
また、本発明は、第２のシールリングには、第１のシールリングのシール面に摺接する環状のスラストワッシャを設ける構成としている。このように構成したことにより、ボス部材と相手方部材とが相対的に回動するときには、第１のシールリングは、第２のシールリングに設けたスラストワッシャに対して円滑に摺動することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施の形態による軸受装置用のシール装置が適用された油圧ショベルを示す正面図である。
図２は、第１の実施の形態による軸受装置用のシール装置を図１中の矢示II−II方向からみた拡大断面図である。
図３は、第１の実施の形態に係る軸受装置に用いるシール装置等を拡大して示す要部拡大断面図である。
図４は、図２中のシール装置を構成する第１，第２のシールリングを拡大して示す分解斜視図である。
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る軸受装置に用いるシール装置等を拡大して示す要部断面図である。
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る軸受装置に用いるシール装置等を拡大して示す要部断面図である。
図７は、本発明の第４の実施の形態に係る軸受装置に用いるシール装置等を拡大して示す要部断面図である。
図８は、本発明の第５の実施の形態に係る軸受装置に用いるシール装置等を拡大して示す要部断面図である。
図９は、本発明の第１の変形例に係る軸受装置に用いるシール装置等を拡大して示す要部断面図である。
図１０は、本発明の第２の変形例に係る軸受装置に用いるシール装置等を拡大して示す要部断面図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態によるシール装置を、油圧ショベルのアームとバケットとの連結部における軸受装置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。
ここで、図１ないし図４は本発明の第１の実施の形態を示している。１は油圧ショベルの走行体、２はこの走行体１上に旋回可能に搭載された旋回体である。この旋回体２は、旋回フレーム３を有し、該旋回フレーム３上には、キャブ４、建屋カバー５およびカウンタウエイト６等が設けられている。
７は旋回体２の前部側に俯仰動可能に設けられた作業装置で、この作業装置７は、旋回体２の旋回フレーム３前部側にピン結合されたブーム８と、ブーム８の先端側にピン結合されたアーム９と、アーム９の先端側にピン結合されたバケット１０とによって大略構成されている。
そして、作業装置７は、ブーム８がブームシリンダ１１によって上，下に俯仰動され、アーム９はアームシリンダ１２によりブーム８に対して俯仰動される。また、バケット１０はバケットシリンダ１３によりリンク１４，１５を介して回動されるものである。
ここで、作業装置７のうち例えばアーム９とバケット１０との間のピン結合部には、図２に示す軸受装置２１が装備されている。そして、この軸受装置２１は、後述のボス２２、ブッシュ２３、ブラケット２４，２５、連結軸２６およびシール装置３１により大略構成されている。
２２はアーム９の先端側に一体に設けられたボス部材となる筒状のボスで、このボス２２内には、ブッシュ２３が圧入により嵌合固着して設けられている。ここで、ブッシュ２３は、例えば多孔質構造をなす多数の空孔をもった焼結金属材料を用いて形成され、その空孔には潤滑油が含浸されている。また、ブッシュ２３は、内周側が軸穴２３Ａとなり、左，右の両端側には端面２３Ｂ，２３Ｂを有している。
２４，２５はバケット１０に一体に設けられた一側，他側のブラケットで、このブラケット２４，２５は、ボス２２を左，右両側から挟むように配設され、後述の連結軸２６によりボス２２に対して相対的に回動可能に連結されている。そして、ブラケット２４，２５には、ブッシュ２３の軸穴２３Ａと対応する位置に軸穴２４Ａ，２５Ａが穿設されている。
２６はボス２２をブラケット２４，２５間に連結する軸となる連結軸で、この連結軸２６は、長さ方向中間部がブッシュ２３の軸穴２３Ａ内に摺動可能に挿嵌されている。そして、連結軸２６は、両端側がブラケット２４，２５の軸穴２４Ａ，２５Ａ内に挿通され、例えばブラケット２５側で係止ボルト２７等により抜止めおよび廻止め状態に保持されている。
２８，２８はボス２２の両端とブラケット２４，２５との隙間内に配設されたシム板で、このシム板２８の内周側には連結軸２６が挿通されている。そして、シム板２８は、ボス２２とブラケット２４，２５との間の隙間調整を行い、ボス２２がブラケット２４，２５に対して相対的に回動するときに、両者が直接摺動するのを防止するものである。
３１，３１はブッシュ２３の軸方向両端側に位置してボス２２と連結軸２６との間に設けられた本実施の形態に係る一側，他側のシール装置である。これらのシール装置３１は、ボス２２と連結軸２６との間で相対的に回動可能に設けられた後述する第１のシールリング３２と第２のシールリング３５とにより構成されている。
３２は連結軸２６の外周側に嵌合して設けられた第１のシールリングで、この第１のシールリング３２は、リップシール３３と、このリップシール３３に一体に設けられた後述の摺動筒３４とにより構成されている。
ここで、リップシール３３は、例えばニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ウレタンゴム等の弾性樹脂材料を用いることにより筒状体として形成されている。そして、リップシール３３は、連結軸２６よりも僅かに小さな内径を有して連結軸２６の外周側に嵌合される。
この場合、リップシール３３は、軸方向の一側で第２のシールリング３５と摺接する摺動筒３４が設けられた円筒部３３Ａと、この円筒部３３Ａから軸方向の他側に向け径方向外側へと斜めに拡径して伸長したリップ部３３Ｂとにより構成されている。また、リップシール３３の円筒部３３Ａには、その軸方向の一端側外周面と端面との角隅部に沿って略Ｌ字状の断面形状をもった取付溝３３Ｃが設けられている。
そして、第１のシールリング３２は、リップシール３３のリップ部３３Ｂが径方向外側へと斜めに傾いた弾性変形状態で、ブッシュ２３の端面２３Ｂに締代をもって摺接することにより端面２３Ｂとの間を液密にシールしている。これにより、第１のシールリング３２のリップ部３３Ｂは、ブッシュ２３と連結軸２６との摺動面間にしみ出した潤滑油が外部に漏洩するのを防止するものである。
３４はリップシール３３と共に第１のシールリング３２を構成する摺動部材としての摺動筒で、この摺動筒３４は、リップシール３３の取付溝３３Ｃに設けられている。そして、摺動筒３４は、例えばポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリウレタン、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド樹脂等のように自己潤滑性を有した樹脂材料を用いて断面略Ｌ字状をなした筒状体として形成されている。
また、摺動筒３４に用いる材料は、リップシール３３よりも硬質であるが、後述する第２のシールリング３５に比較して軟質な材料が選択されるものである。そして、摺動筒３４は、リップシール３３の円筒部３３Ａの外周面と端面との角隅側に位置する取付溝３３Ｃに固着して設けられている。
ここで、摺動筒３４は、リップシール３３の外周側に位置する筒部３４Ａと、この筒部３４Ａの一側から径方向内向きに延びるように一体形成されリップシール３３の円筒部３３Ａ端面を覆う環状部３４Ｂとにより構成されている。この軸方向一側に位置する前記環状部３４Ｂの端面は、環状のシール面３４Ｃとなっている。そして、摺動筒３４は、リップシール３３の取付溝３３Ｃ内に接着または一体成形等の手段を用いて固着されている。
また、第１のシールリング３２の摺動筒３４は、リップシール３３のリップ部３３Ｂがブッシュ２３の端面２３Ｂに接触して弾性変形することにより、軸方向の押付け力が与えられる。このため、前記摺動筒３４のシール面３４Ｃは、後述する第２のシールリング３５の摺接面３５Ｄに押付けられ、該シール面３４Ｃは、シールリング３５の摺接面３５Ｄに締代をもって摺接するものである。
３５は第１のシールリング３２に対して相対的に回動可能となるようにボス２２の内周側に嵌合固着して設けられた第２のシールリングである。この第２のシールリング３５は、第１のシールリング３２の径方向外側に配置され、第１のシールリング３２のシール面３４Ｃに対してリップ部３３Ｂと軸方向の反対側で摺接するものである。そして、第２のシールリング３５は、第１のシールリング３２のリップシール３３および摺動筒３４に比較して硬質な材料、例えば金属材料、合成樹脂材料等を用いて断面略Ｌ字状をなした筒状体として形成されている。
ここで、第２のシールリング３５は、薄肉筒部３５Ａと、この薄肉筒部３５Ａの一端側に一体形成された厚肉筒部３５Ｂと、この厚肉筒部３５Ｂから径方向内向きに延びた内向き突部としての環状内向突部３５Ｃとにより構成されている。また、第２のシールリング３５は、薄肉筒部３５Ａと厚肉筒部３５Ｂの外周側がボス２２の内周側に圧入により嵌合固着して取付けられ、厚肉筒部３５Ｂの内周面と摺動筒３４の外周面との間には、全周にわたって小さな隙間Ｓが形成されている。
また、第２のシールリング３５は、環状内向突部３５Ｃの内側面が第１のシールリング３２のシール面３４Ｃに摺接する摺接面３５Ｄとなり、シールリング３２，３５間は、この摺接面３５Ｄと摺動筒３４のシール面３４Ｃとの間で液密にシールされるものである。このため、第２のシールリング３５は、潤滑油が摺動筒３４との間から外部に漏洩するのを防止すると共に、外部のダスト等が両者の間からブッシュ２３側に侵入するのを防止する構成となっている。
また、第２のシールリング３５の環状内向突部３５Ｃは、第１のシールリング３２の摺動筒３４と摺接することにより、ブッシュ２３の端面２３Ｂとの間で第１のシールリング３２を軸方向に位置決めし、第１のシールリング３２を抜止め状態に保持する。そして、第２のシールリング３５は、第１のシールリング３２のリップシール３３に対してシール押えとして機能するものである。
なお、３６，３６は図２に示す如くボス２２とブラケット２４，２５との外周側に装着されたＯリングで、これら各Ｏリング３６は、シム板２８の径方向外側に位置してボス２２とブラケット２４，２５との間の隙間内に外部のダスト等が侵入するのを防止している。
本実施の形態による油圧ショベルの軸受装置２１は上述の如き構成を有するもので、油圧ショベルの掘削作業時には、軸受装置２１を介してアーム９の先端側にピン結合されたバケット１０が、バケットシリンダ１３の伸縮動作に応じて連結軸２６を中心として回動動作を行う。
そして、バケット１０の回動時にはブッシュ２３と連結軸２６との間の摩擦熱等によりブッシュ２３に含浸した潤滑油の粘度が下がるために、ブッシュ２３からブッシュ２３と連結軸２６との摺動面には、潤滑油が滲み出すようになる。そして、この状態で、ブッシュ２３と連結軸２６との摺動面には、潤滑油による油膜を形成することができる。
ここで、本実施の形態によると、シール装置３１は、互いに相対的に回動可能となった第１，第２のシールリング３２，３５により構成されている。そして、第１のシールリング３２は、連結軸２６の外周側に嵌合して設けられる筒状体からなり、第２のシールリング３５は、第１のシールリング３２を径方向外側から取り囲むようにボス２２の内周面に嵌合固着して設けられている。
また、第１のシールリング３２は、連結軸２６の外周側に嵌合して設けられ径方向外側へと斜めに拡径して延びるリップ部３３Ｂを有したリップシール３３と、このリップシール３３に一体に設けられリップ部３３Ｂとは反対側となる端面がシール面３４Ｃとなった摺動筒３４とにより構成されている。
そして、第１のシールリング３２は、リップシール３３のリップ部３３Ｂがブッシュ２３の端面２３Ｂに締代をもって摺接するときに、摺動筒３４のシール面３４Ｃを第２のシールリング３５の環状内向突部３５Ｃ側に向けて軸方向に押付ける構成となっている。
この結果、第１のシールリング３２は、リップシール３３のリップ部３３Ｂによりリップ部３３Ｂとブッシュ２３の端面２３Ｂとの間を液密にシールすることができ、ブッシュ２３と連結軸２６との間の潤滑油が外部に漏洩するのを防止することができる。
また、ボス２２の内周面に嵌合固着して設けた第２のシールリング３５は、環状内向突部３５Ｃの摺接面３５Ｄが摺動筒３４のシール面３４Ｃに締代をもって摺接することにより、第１のシールリング３２の摺動筒３４と第２のシールリング３５との間も液密にシールすることができる。
このため、ブッシュ２３と連結軸２６との間の潤滑油が、仮に第１のシールリング３２のリップ部３３Ｂを通じてリップ部３３Ｂと第２のシールリング３５との間に漏洩したとしても、この潤滑油が外部に流出するような事態は、第１のシールリング３２の摺動筒３４と第２のシールリング３５の環状内向突部３５Ｃとの間で抑えることができ、軸受装置２１の外観を良好に保つことができる。
このように、本実施の形態では、第１のシールリング３２と第２のシールリング３５とを用いることにより、潤滑油の漏洩を２段階で抑えるシール構造とすることができる。
一方、前述の如く構成されるシール装置３１を軸受装置２１に組付けるときには、第１のシールリング３２を第２のシールリング３５内に挿入した状態で、第２のシールリング３５をボス２の内周側に予め組付けておく。次に、この状態で第２のシールリング３５を、第１のシールリング３２のリップ部３３Ｂがブッシュ２３に当接するまでボス２２の内周側に押込むようにする。
これにより、第１のシールリング３２をブッシュ２３と第２のシールリング３５の内周側との間に保持した状態で、これらの第１，第２のシールリング３２，３５をボス２２の内周側に一緒に組付けることができる。
また、軸受装置２１の組立時に連結軸２６を挿入するときには、例えば第１のシールリング３２の内周面、ブッシュ２３の内周面に予めグリース等の潤滑油を塗布しておく。これにより、連結軸２６は、シールリング３２の内周側、ブッシュ２３の内周側に容易に挿入でき、挿入作業を円滑に行うことができる。
また、ブッシュ２３と連結軸２６との間に外部から潤滑油を給脂するときには、例えば連結軸２６の内部等に給脂通路（図示せず）を設けておき、ブッシュ２３と連結軸２６との摺動面間に外部からグリースガン等を用いてグリース等の潤滑剤を給脂する。この場合には、グリースの給脂圧力により第１のシールリング３２のリップ部３３Ｂを径方向外側へと撓み変形させ、リップ部３３Ｂをブッシュ２３の端面２３Ｂから離間させることができる。
この結果、ブッシュ２３と連結軸２６との間に溜まったエアは、リップ部３３Ｂからシール面３４Ｃ、摺接面３５Ｄ間を介して外部に逃がすことができ、潤滑油の給脂作業を円滑に行うことができる。また、このときに、ブッシュ２３と連結軸２６との摺動面間に溜まったスラッジ等は、外部に効率よく排出でき、ブッシュ２３と連結軸２６との摺動面間にグリースを円滑に供給することができる。
そして、ブッシュ２３と連結軸２６との間の摺動面等にグリースが十分に給脂された状態では、第１のシールリング３２の摺動筒３４のシール面３４Ｃと第２のシールリング３５の摺接面３５Ｄとの間を互いに摺接させることより、グリースが外部に漏洩するのを防止できる。
かくして、本実施の形態では、相対的に回動可能な第１のシールリング３２と第２のシールリング３５とからなるシール装置３１を用いることにより、ブッシュ２３と連結軸２６との間に潤滑油を、リップ部３３Ｂ側とシール面３４Ｃ側との２段階で密封することができる。
これにより、ブッシュ２３と連結軸２６との間を常に潤滑状態に保持しておくことができ、バケット１０の回動時にはブッシュ２３と連結軸２６とを円滑に相対回動することができる。
また、第１のシールリング３２には自己潤滑性を有する摺動筒３４を設け、摺動筒３４のシール面３４Ｃを第２のシールリング３５の環状内向突部３５Ｃに摺接させる構成としている。これによって、バケット１０の回動時には、摺動筒３４により第１のシールリング３２と第２のシールリング３５との間で生じる摺動抵抗を低減でき、両者を円滑に相対回動することができる。この結果、第１，第２のシールリング３２，３５は、早期に摩耗することがなく、シール装置３１の耐久性、寿命を高めることができる。
また、第２のシールリング３５には、環状内向突部３５Ｃを一体形成し、この環状内向突部３５Ｃとブッシュ２３との間で第１のシールリング３２を軸方向に位置決めする構成としている。これによって、第２のシールリング３５の環状内向突部３５Ｃは、第１のシールリング３２のリップ部３３Ｂをブッシュ２３の端面２３Ｂに一定の面圧をもって安定して摺接させることができ、第１のシールリング３２のシール性能、摺動性能を高めることができる。
そして、ブッシュ２３と連結軸２６との間に外部からグリース等の潤滑剤を給脂するときには、グリースの給脂圧力により第１のシールリング３２のリップ部３３Ｂを径方向外側へと撓み変形させ、リップ部３３Ｂをブッシュ２３の端面２３Ｂから離間させることができる。
これにより、ブッシュ２３と連結軸２６との間に溜まったエアは、リップ部３３Ｂから、シール面３４Ｃ、摺接面３５Ｄ間を介して外部に逃がすことができるので、潤滑油の給脂作業を円滑に行うことができる。また、このときには、ブッシュ２３と連結軸２６との摺動面間に溜まったスラッジ等は、外部に効率よく排出でき、ブッシュ２３と連結軸２６との摺動面間にグリースを円滑に供給することができる。
さらに、ブッシュ２３と連結軸２６との間の摺動面等にグリースが十分に給脂された状態では、第１のシールリング３２の摺動筒３４のシール面３４Ｃと第２のシールリング３５の摺接面３５Ｄとの間を互いに摺接させることより、グリースが外部に漏洩するのを防止できる。
次に、図５は本発明の第２の実施の形態に係る軸受装置を示している。ここで、本実施の形態の特徴は、ブッシュの端面には第１のシールリングのリップ部が摺接する環状のスラストワッシャを設ける構成としたことにある。
なお、本実施の形態では、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。
４１は本実施の形態に係るシール装置で、このシール装置４１は、第１の実施の形態で述べたシール装置３１とほぼ同様に、第１のシールリング３２と第２のシールリング３５により大略構成されている。しかし、このシール装置４１は、環状のスラストワッシャ４２を有している点で第１の実施の形態のものとは異なっている。
ここで、スラストワッシャ４２は、例えば金属材料により環状平板として形成され、その裏面側はブッシュ２３の端面２３Ｂに衝合状態で固定されている。また、スラストワッシャ４２の表面は、全周に亘って平滑面として形成され、第１のシールリング３２のリップ部３３Ｂが摺接する摺接面を構成している。なお、スラストワッシャ４２は、ブッシュ２３の端面２３Ｂに単に当接させた状態で設ける構成としてもよい。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、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。
特に、本実施の形態では、ブッシュ２３の端面２３Ｂと第１のシールリング３２のリップ部３３Ｂとの間には、スラストワッシャ４２を介在して設け、第１のシールリング３２のリップ部３３Ｂをスラストワッシャ４２に摺接させる構成としている。これにより、ブッシュ２３の加工時に端面２３Ｂの表面粗さを比較的粗く形成した場合でも、表面が平滑なスラストワッシャ４２に対し、第１のシールリング３２のリップ部３３Ｂを直接摺接させることができる。
このように、スラストワッシャ４２を設けたことにより、リップ部３３Ｂとスラストワッシャ４２との間の摺動抵抗を小さく保つことができるので、リップ部３３Ｂの摩耗量を低減することができ、第１のシールリング３２の耐久性、寿命等を高めることができる。
次に、図６は本発明の第３の実施の形態に係る軸受装置を示している。ここで、本実施の形態の特徴は、シール装置を構成する第１のシールリングには、摺動部材としての摺動筒の軸方向一端側をリップシールの円筒部から突出して設け、この摺動筒の一側端面を第２のシールリングに摺接させるシール面として構成したことにある。
なお、本実施の形態では、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。
５１は本実施の形態に係るシール装置で、このシール装置５１は、第１の実施の形態とほぼ同様に、後述する第１のシールリング５２および第２のシールリング５５により構成されている。
５２は連結軸２６の外周側に固定して設けられた本実施の形態に用いる第１のシールリングで、この第１のシールリング５２は、第１の実施の形態で述べた第１のシールリング３２とほぼ同様に、リップシール５３と摺動筒５４とにより構成されている。
ここで、リップシール５３は、連結軸２６の外周側に嵌合し軸方向の一側に摺動筒５４が設けられた円筒部５３Ａと、この円筒部５３Ａから軸方向の他側に向けて伸長したリップ部５３Ｂと、円筒部５３Ａの軸方向の一端側外周面と端面との角隅部に沿って設けられた取付溝５３Ｃとにより構成されている。
一方、摺動筒５４は、全体として段付きの筒状体として形成されている。また、摺動筒５４は、大径筒部５４Ａと、この大径筒部５４Ａの一端側内周に一体形成された環状部５４Ｂと、この環状部５４Ｂの内周から軸方向一側に向けて突出した小径筒部５４Ｃとにより構成されている。
そして、摺動筒５４は、大径筒部５４Ａと環状部５４Ｂがリップシール５３の取付溝５３Ｃに固着して取付けられると共に、小径筒部５４Ｃはリップシール５３から軸方向に突出している。また、摺動筒５４は、大径筒部５４Ａと環状部５４Ｂの軸方向一側に位置する端面が後述の摺接面５５Ｃに摺接するシール面５４Ｄとなっている。
５５はボス２２の内周側に嵌合固着して設けられた本実施の形態に用いる第２のシールリングで、この第２のシールリング５５は、ボス２２の内周側に嵌合固着した筒部５５Ａと、この筒部５５Ａの一端側から径方向内側に延びた内向き突部としての環状内向突部５５Ｂとにより構成されている。
そして、第２のシールリング５５は、環状内向突部５５Ｂの内側面がシールリング５２のシール面５４Ｄに摺接する摺接面５５Ｃとなっている。そして、第１，第２のシールリング５２，５５間は、この摺接面５５Ｃと摺動筒５４のシール面５４Ｄとの間で液密にシールされるものである。
また、第２のシールリング５５の環状内向突部５５Ｂは、摺動筒５４の小径筒部５４Ｃよりも大径に形成され、環状内向突部５５Ｂの内周と摺動筒５４の小径筒部５４Ｃ外周面との間には、全周にわたって隙間Ｓが形成されている。そして、第２のシールリング５５は、環状内向突部５５Ｂの摺接面５５Ｃが摺動筒５４のシール面５４Ｄと摺接することにより、第２のシールリング５２をブッシュ２３との間で軸方向に位置決めしている。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、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。
次に、図７は本発明の第４の実施の形態に係る軸受装置を示している。ここで、本実施の形態の特徴は、シール装置を構成する第２のシールリングには、第１のシールリングが摺接する環状のスラストワッシャを設ける構成としたことにある。
なお、本実施の形態では、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。
６１は本実施の形態に係るシール装置で、このシール装置６１は、第１の実施の形態とほぼ同様に、後述する第１のシールリング６２および第２のシールリング６５により構成されている。
６２は連結軸２６の外周側に嵌合して設けられた本実施の形態に用いる第１のシールリングで、この第１のシールリング６２は、第１の実施の形態で述べた第１のシールリング３２とほぼ同様に、リップシール６３と摺動筒６４とにより構成されている。
ここで、リップシール６３は、連結軸２６の外周側に嵌合し軸方向の一側に摺動筒６４が設けられた円筒部６３Ａと、この円筒部６３Ａから軸方向の他側に向けて伸長したリップ部６３Ｂと、円筒部６３Ａの軸方向の一端側外周面と端面との角隅部に沿って設けられた取付溝６３Ｃとにより構成されている。
一方、摺動筒６４は、大径筒部６４Ａと、この大径筒部６４Ａの一端側内周に一体形成された環状部６４Ｂと、この環状部６４Ｂの内周から軸方向に突出した小径筒部６４Ｃとにより構成されている。
そして、摺動筒６４は、大径筒部６４Ａ、環状部６４Ｂおよび小径筒部６４Ｃがリップシール６３の取付溝６３Ｃに固着して取付けられている。また、摺動筒６４は、大径筒部６４Ａと環状部６４Ｂの軸方向一側に位置する端面が後述のスラストワッシャ６６に摺接するシール面６４Ｄとなっている。
６５はボス２２の内周側に嵌合固着して設けられた本実施の形態に用いる第２のシールリングで、この第２のシールリング６５は、ボス２２の内周側に嵌合固着した筒部６５Ａと、この筒部６５Ａの一端側から径方向内側に延びた内向き突部としての環状内向突部６５Ｂとにより構成されている。
６６は第２のシールリング６５の環状内向突部６５Ｂ内側に設けられた環状のスラストワッシャである。このスラストワッシャ６６は、環状内向突部６５Ｂの内側面に当接または固着して設けられ、第１のシールリング６２の摺動筒６４と軸方向で対向して配置されている。そして、このスラストワッシャ６６は、例えば環状の金属板、樹脂板等を用いて形成され、その表面は摺動筒６４のシール面６４Ｄと摺接する平滑面としての摺接面６６Ａとなっている。
そして、第２のシールリング６５は、スラストワッシャ６６の摺接面６６Ａが第１のシールリング６２の軸方向一側で摺動筒６４のシール面６４Ｄと摺接する。これにより、スラストワッシャ６６は、摺動筒６４との間を液密にシールすると共に、第１のシールリング６２をブッシュ２３との間で軸方向に位置決めしている。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、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。
特に、本実施の形態では、第１のシールリング６２の摺動筒６４を表面が平滑なスラストワッシャ６６と直接摺接させる構成としている。このため、スラストワッシャ６６は、第１のシールリング６２の摺動筒６４と第２のシールリング６５との間の摺動抵抗を低減でき、これらのシールリング６２，６５の摩耗量を減らしてその耐久性、寿命等を高めることができる。
次に、図８は本発明の第５の実施の形態に係る軸受装置を示している。ここで、本実施の形態の特徴は、第２のシールリングを断面Ｌ字状に形成し、内向き突部の内側面を第１のシールリングのシール面に摺接する摺接面として形成したことにある。
なお、本実施の形態では、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。
７１は本実施の形態に係るシール装置で、このシール装置７１は、第１の実施の形態で述べたシール装置３１とほぼ同様に、第１のシールリング３２と後述する第２のシールリング７２により大略構成されている。しかし、このシール装置７１は、第２のシールリング７２の形状が第１の実施の形態とは異なっている。
７２はボス２２の内周側に嵌合固着して設けられた本実施の形態で用いる第２のシールリングで、この第２のシールリング７２は、ボス２２の内周側に嵌合固着した筒部７２Ａと、この筒部７２Ａの一端側から径方向内側に延びた内向き突部としての環状内向突部７２Ｂとにより構成され、全体として断面Ｌ字形状をなしている。
そして、第２のシールリング７２は、環状内向突部７２Ｂの内側面がシールリング３２のシール面３４Ｃに摺接する摺接面７２Ｃとなっている。そして、第１、第２のシールリング３２，７２間は、この摺接面７２Ｃと摺動筒３４のシール面３４Ｃとの間で液密にシールされるものである。
また、第２のシールリング７２は、環状内向突部７２Ｂの摺接面７２Ｃが摺動筒３４のシール面３４Ｃと摺接することにより、第１のシールリング３２をブッシュ２３との間で軸方向に位置決めしている。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、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。特に本実施の形態では、第２のシールリング７２を筒部７２Ａと環状内向突部７２Ｂとにより、全体として断面Ｌ字形状をなす単純な形状に形成でき、第２のシールリング７２の成形、加工を容易に行うことができる。
なお、図６に示す前記第３の実施の形態では、摺動筒５４の小径筒部５４Ｃを、リップシール５３の円筒部５３Ａ端面から第２のシールリング５５の環状内向突部５５Ｂの内側まで突出させる構成としている。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば図９に示す第１の変形例のように、リップシール５３′を、円筒部５３Ａ′、リップ部５３Ｂ′および取付溝５３Ｃ′から構成し、円筒部５３Ａ′の軸方向一側を、摺動筒５４の小径筒部５４Ｃの端面と同じ位置まで軸方向に延ばす構成としてもよい。
また、第１の実施の形態では、第１のシールリング３２をリップシール３３と摺動筒３４とにより構成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば図１０に示す第２の変形例のように、摺動筒を廃止すると共に、第１のシールリングを円筒部３３Ａ′とリップ部３３Ｂ′からなるリップシール３３′のみにより構成してもよい。
そして、この場合には、円筒部３３Ａ′の軸方向一側に位置するリップシール３３′の端面をシール面３３Ｃ′として形成し、このシール面３３Ｃ′を第２のシールリング３５の摺接面３５Ｄと直接摺接させる構成としてもよい。このことは、第２，第３，第４，第５の実施の形態についても同様である。
また、各実施の形態では、軸受装置に用いるシール装置をアーム９とバケット１０との間のピン結合部に適用する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明に係るシール装置はこれに限らず、例えば作業装置７を構成するブーム８の先端とアーム９との間のピン結合部、ブーム８の基端部と旋回フレーム３との間のピン結合部、各シリンダ１１，１２，１３のピン結合部等に適用してもよい。
さらに、各実施の形態では、軸受装置に用いるシール装置を油圧ショベルに適用した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明に係るシール装置はこれに限らず、油圧クレーン等の他の建設機械、またはこれ以外の各種産業機械等に広く適用できるものである。

Claims (8)

1. ボス部材の内周面に嵌合固着して設けた筒状のブッシュに対し、軸を相対的に回動可能に挿通して設けてなる軸受装置に用いられるシール装置において、
   前記軸の外周面に嵌合して設けられる筒状体からなり、軸方向一側の端面が環状のシール面となり軸方向の他側に前記ブッシュの端面に摺接するリップ部を有する第１のシールリングと、
   該第１のシールリングの径方向外側に位置して前記ボス部材の内周面に嵌合固着される筒状体からなり、軸方向一側に該第１のシールリングの前記シール面に摺接する摺接面を有する第２のシールリングとにより構成したことを特徴とするシール装置。
2. 前記第１のシールリングは、軸方向一側が前記軸の外周面に嵌合される円筒部となり軸方向他側に該円筒部から前記ブッシュの端面に向けて伸長する前記リップ部が形成されたリップシールと、該リップシールの円筒部側に設けられ軸方向一側の端面が前記第２のシールリングと摺接する前記シール面となった摺動部材とにより構成してなる請求項１に記載のシール装置。
3. 前記第１のシールリングは、前記リップシールを弾性を有する樹脂材料により形成し、前記摺動部材を自己潤滑性を有する樹脂材料により形成してなる請求項２に記載のシール装置。
4. 前記摺動部材は、前記リップシールの円筒部外周側に配置される筒部と、該筒部の軸方向一側から径方向内向きに延び前記円筒部の端面を覆うことによって前記シール面を形成する環状部とにより構成してなる請求項２または３に記載のシール装置。
5. 前記第２のシールリングは、前記第１のシールリングを径方向外側から取囲むように前記ボス部材の内周面に嵌合固着される筒部と、前記ブッシュの端面との間で前記第１のシールリングを軸方向に位置決めするため前記筒部の軸方向一側から径方向内側に向けて延び前記第１のシールリングに前記シール面を介して摺接する前記摺接面を有した内向き突部とにより構成してなる請求項１に記載のシール装置。
6. 前記第２のシールリングは、前記第１のシールリングに比較して硬質な材料により形成してなる請求項１に記載のシール装置。
7. 前記ブッシュの端面には、前記第１のシールリングのリップ部が摺接する環状のスラストワッシャを設けてなる請求項１に記載のシール装置。
8. 前記第２のシールリングには、前記第１のシールリングのシール面に摺接する環状のスラストワッシャを設けてなる請求項１に記載のシール装置。

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