JP4114856B2 - フローティングシール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フローティングシールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例として建設機械の回転機構部の如く、泥水や土砂等が侵入し易い劣悪な環境下に置かれる回転機構部においては、回転機構部内への泥水や土砂等の侵入防止と、同回転機構部内からの潤滑油の漏洩防止とを同時に達成する手段として、一般的にフローティングシールが配設される。
【０００３】
しかしながら、周知のとおり、フローティングシールは、通常のオイルシールの如き単独の組立体ではなく、回転機構部において相対的に回転する２つのボス部の対向するボス端部にそれぞれ配設されて、互いに対向して開口する１対のハウジングと、両ハウジングの略中間位置に配設されて側面部が互いに摺接する１対のシールリングと、同１対のシールリングのそれぞれのテーパ状外周面、および同各外周面に対向する前記１対のハウジングの内周面の間に挟着された１対のＯリングとによって構成されている。
【０００４】
このとき、回転機構部を組立てることによってフローティングシールも組立てられるから、フローティングシールが所要のシール機能を安定的に発揮する為には、フローティングシールの組立状態のバラツキを少なくしなければならない。
【０００５】
この問題を解決する手段として、これまで構造上の各種工夫を施したフローティングシールが考えられており、例えば特開平１１−５１１９９号公報には、Ｏリングを挟着する際のバラツキが少なくなるように構成したフローティングシールが開示されている。
【０００６】
図７〜図８により上記特開平１１−５１１９９号公報に開示された構造を例にして、従来技術に係るフローティングシールを説明する。
図７は従来技術に係るフローティングシールの部分断面側面図、図８は同フローティングシールの仮組み状態の説明図である。
【０００７】
先ず図７において、フローティングシール５１は、軸５５上で相対的に回転する図示しない２つのボス部の対向するボス端部にそれぞれ配設されて互いに対向して開口する１対のハウジング６０，６２と、両ハウジング６０，６２の略中間位置にそれぞれ配設されて、対面する側面部の摺動面５４，５４で互いに摺接する１対のシールリング５２，５２と、同１対のシールリング５２，５２のそれぞれのテーパ状外周面５３，５３、および同各外周面５３，５３に対向する前記１対のハウジング６０，６２の内周面６１，６３の間にそれぞれ挟着された１対のＯリング５６，５６とによって構成されている。
【０００８】
また、両ハウジング６０，６２それぞれの内周面６１，６３の入口部にはそれぞれ第１突起部６１ａ，６３ａが形成され、その奥側に所定距離Ｌ１離間した位置にはそれぞれ第２突起部６１ｂ，６３ｂが形成されており、第１突起部６１ａ，６３ａ及び第２突起部６１ｂ，６３ｂの内径Ｄ１は、シールリング５２，５２の各小径側端部に配設された突起部５８，５８に係合するように挿嵌された各Ｏリング５６，５６の自由状態（図７に２点鎖線で示す）の外径Ｄ３よりも小さく設定されている。
【０００９】
この結果、図８において、ハウジング６２にＯリング５６を介してシールリング５２を仮組みした時に、Ｏリング５６の軸方向位置が一定となるから、この状態からシールリング５２を押し込んで図７に示す組立状態に移行する際のＯリング５６の転動による移動距離が一定となる。
【００１０】
上記構成によって、シールリング５２，５２の摺動面５４，５４相互の当接力Ｆもバラツキが少なくなり、油洩れが発生しないとしている。
【００１１】
しかしながら、図７〜図８における上記構成においては、当接力Ｆのバラツキが払拭されても、摺動面５４，５４相互の当接状態のバラツキによって油洩れが発生する可能性があるという問題が残されており、このことを図７を参照して、次に詳述する。
【００１２】
図７において、シールリング５２，５２の摺動面５４，５４それぞれのラジアル方向位置は、それぞれ対向するハウジング内周面６１，６３と、各Ｏリング５６，５６と、各シールリング外周面５３，５３とによって調心されて決まるから、前記内周面６１，６３の偏心誤差、及び各シールリング外周面５３，５３と各摺動面５４，５４との偏心誤差の影響を受ける。
【００１３】
他方、シールリング５２，５２の製造法は一般的に、耐焼付き性と耐磨耗性を得る為に、切削加工が困難な硬さの合金鋼を鋳造によって成形し、摺動面５４，５４を研削及び／又はラッピングによって形成している。このため、シールリング５２，５２の真円度や同心度等の形状精度は鋳造品としての精度であり、鋳造品の形状精度は周知のとおり切削加工品程に高くはない。
これらの結果によって、シールリング５２，５２の摺動面５４，５４が図示の如く互いにずれなく当接することは稀であり、通常はラジアル方向に互いにずれて当接し、それが油洩れの原因となるという問題がある。
【００１４】
更に、摺動面５４，５４の外縁のエッジは泥水や土砂等に接して潤滑不足となるから、長期稼動によって、摺動面５４，５４は外縁から内径方向に向かって磨耗が進行するという問題がある。
【００１５】
上記の問題を解決する手段として、１対のシールリングが相互にずれて当接しても相互の摺動面５４，５４で環状の当接面が形成されるように、また、摺動面５４，５４の外縁部の磨耗が進行しても所定の寿命が確保できるように、摺動面５４，５４の幅を広くしたフローティングシールが考えられている。
【００１６】
図９は、上記の、摺動面の幅を広くしたフローティングシールに係るシールリングの部分断面側面図であり、以下、図９を参照して他の従来例を説明する。なお、本例のシールリングを適用するフローティングシールの構成は、図７と同じ構成とする。また、図７と同一の構成要素には同一の符号を付して以下での説明を省略する。
【００１７】
図９において、先ず、シールリング５２，５２の摺動面５４，５４の幅Ｗを約２〜３ｍｍと広く設定しており、対向する１対の摺動面５４，５４が互いにずれて当接した時にも、環状の当接面が形成されるようにしている。
【００１８】
次に、幅Ｗを広く設定した摺動面５４，５４が全面で当接して、シールリング５２，５２相互の摺動抵抗トルクが過大になる（詳細説明は、図１０〜図１３により後で行なう）ことを避けるために、摺動面５４，５４を僅かの角度αを有する凹状の円錐面又は球面で形成している。
その場合に、摺動面５４，５４が、Ｏリング５６，５６から受ける当接力Ｆ，Ｆとの距離Ｌ２によるモーメントＭによって同モーメント方向に弾性変形（以下、ダレと言う）することを見越して、ダレを僅かに上回るように前記角度α（以下、ダレ見越し角と言う）の値を設定している。
【００１９】
図９における上記構成において、摺動面５４，５４の外縁部に、上記ダレによって幅Ｂの当接面が形成されるようにして、組立て直後からシールリング５２，５２相互の摺動抵抗トルクが適切になるようにしている。
【００２０】
しかしながら図９における上記構成においては、当接面の幅（以下、当接幅と言う）Ｂは、ダレ見越し角αの僅かのバラツキによって大きく変動する。その結果、シールリング５２，５２相互の摺動抵抗トルクに大きなバラツキが生じるという問題が残る。
【００２１】
次に図１０〜図１３を参照して、上記の摺動抵抗トルクに大きなバラツキが生じることと、それによって派生する問題を詳述する。
【００２２】
先ず図１０を参照して、摺動抵抗トルクのバラツキの要因を述べる。図１０は、シールリングの摺動抵抗トルクと摺動面の当接幅との関係を測定した実験結果である。
図１０の結果から、摺動抵抗トルクＴは摺動面５４の当接幅Ｂにほぼ比例することが実験的に得られている。なお、図中の数値と相関線ＴＢは、シールリング５２の外径が約１１０ｍｍのときのデータである。
【００２３】
上記において、摺動抵抗トルクＴが当接力Ｆで一義的に決まらずに、当接幅Ｂにほぼ比例する理由としては、当接幅Ｂ内において内縁側から順に、流体潤滑帯、境界潤滑帯及び固体潤滑帯が並行して共存し、かつこれらの各潤滑帯の幅とその比率が当接幅Ｂの大小によって異なるからと推察されている。このことは、シールリング５２の長期稼動において、摺動面５４上の幅Ｂの環状当接面の外縁部が徐々に磨耗して、環状当接面が摺動面５４上を内径方向に向って移行する事象とも一致している。
【００２４】
更に図１１を参照して、上記の推察に合致する事象を述べる。図１１は、フローティングシールに係るシールリングの、全面当接した摺動面５４の稼動初期における写真である。なお、図９と同一の構成要素には同一の符号を付して以下での説明を省略する。
【００２５】
図１１において、全面当接した摺動面５４上の外縁寄りに、潤滑不足によると思われる微細な面荒れが多数点在している。このことからも、当接幅Ｂが大きい時は摺動抵抗トルクＴも大きいことが推察される。なお、後述するような摺動抵抗トルク過大に起因する問題を除けば、上記外縁寄りの面荒れの部分は稼動によって磨耗して、適正な当接幅Ｂに収斂する。
【００２６】
次に、図１２を参照して、摺動抵抗トルクＴのバラツキの元である当接幅Ｂのバラツキの要因について説明する。図１２は、フローティングシールに係るシールリングの、摺動面の当接幅とダレ見越し角との関係を説明する概念図である。なお、図９〜図１１と同一の構成要素には同一の符号を付す。
【００２７】
図１２において、Ｑ部に示すように当接幅Ｂは、モーメントＭ（図９での説明参照）によるダレ量δによって形成されるから、図中注１に示すように、当接幅Ｂはダレ量δとダレ見越し角αとによって決まり、近似的にＢ≒δ／tan（α） となる。
【００２８】
次に、図中注２〜注３に示すように、ダレ量δはシールリングの剛性によって決まる値で、見越し角αが小さい範囲においては略一定であり、例として、図１０の数値に供されたシールリングでは、δ≒ｃｏｎｓｔ．＝０．０００３５ｍｍであり、それらによって、相関曲線ＳはＢ≒０．０００３５／ｔａｎ（α）の関数式となる。
【００２９】
その結果、当接幅Ｂとダレ見越し角αとの相関曲線Ｓは略双曲線となり、当接幅Ｂはダレ見越し角αによって大きく変動することが分かる。それによって、ダレ見越し角αがゼロに近付くと当接幅Ｂは無限大となるが、現実には図中注２〜注３に示すように、当接幅Ｂの最大値は摺動面５４の幅Ｗであり、図９に示す例では３〜４ｍｍである。
【００３０】
他方、当接幅Ｂは前述した通り摺動抵抗トルクＴと略比例関係（図１０参照）にあるから、図１２中の注６〜注７に示すように、当接幅Ｂの縦軸に並行して近似的に摺動抵抗トルクＴの縦軸を併記することができる。なお、摺動抵抗トルクＴの目盛尺度は、図１０に示す相関線ＴＢの相関係数で補正している。
この結果、相関曲線Ｓは、摺動抵抗トルクＴとダレ見越し角αとの相関曲線Ｓとすることができる。
【００３１】
次に、図１３を参照して、摺動抵抗トルクのバラツキの大きさと、それによって派生する問題を詳述する。図１３は、シールリングの摺動抵抗トルクのバラツキを説明する概念図である。なお、図９〜図１２と同一の構成要素には同一の符号を付す。
【００３２】
図１３において、ダレ見越し角αを図中ＲＸの範囲に設定すると摺動抵抗トルクＴを小さくすることができるが、それに伴って、当接幅Ｂが線接触に近くなって面圧が高くなり、その結果、面荒れが発生し易くなり、磨耗促進による寿命低下につながる。他方、ダレ見越し角αは微細な角度であるから製作誤差許容範囲が必要である。
これらの理由によって、ダレ見越し角αの製作誤差許容範囲を図中Ｒ１に示す範囲内に設定して、摺動抵抗トルクのバラツキを図中ＴＲ１の範囲内に得るのが妥当である。
【００３３】
しかしながら、ダレ見越し角αを大き目に設定した場合には製造コストが高くなると言う問題があり、その理由は次のとおりである。
（１）シールリング５２の製造法は前述のとおり、固い合金鋼を鋳造によって成形し、摺動面５４を研削及び／又はラッピングによって形成している。この場合に、鋳造素材において摺動面５４の微細なダレ見越し角αを管理することは非常に困難であり、従って鋳造素材における摺動面５４は通常平面であり、研削及び／又はラッピングによってダレ見越し角αが形成される。
【００３４】
（２）シールリング５２は細いリング状の形状であるから、研削の際に加工反力によってたわみ易く、また加工熱によって温度上昇し易いから、摺動面５４の精度を確保するためには、重研削を行うことができない。更に、研削目が粗いと、事後のラッピングにおいて仕上げ時間が増大する。これらの結果、摺動面５４の研削及び／又はラッピングは、研削シロに比例して加工時間が極めて長くかかり、シールリング５２の大きなコストアップ要因となっている。
【００３５】
（３）上記（１）及び（２）から、ダレ見越し角αを大きくすると、研削シロの増大となり、それによってコストが上昇する。
（４）シールリング５２の寿命を向上させる為に、シールリング５２をより硬い合金鋼とする場合に、上記（２）〜（３）の問題は更に顕著となる。
【００３６】
上記の問題を軽減する手段として、同じく図１３において、ダレ見越し角αの製作誤差許容範囲を図中Ｒ２に示すように角度ゼロ近傍の小さい角度領域に設定した場合には、摺動抵抗トルクＴのバラツキ範囲は図中ＴＲ２となる。即ち、ダレ見越し角αがゼロに近い場合に、摺動面５４が全面で当接して摺動抵抗トルクＴは摺動面５４の幅Ｗの大きさによって図示のＴ４〜Ｔ５となり、最小トルクＴ１に対して最大トルクＴ５が約６倍の大きなバラツキとなる。
【００３７】
このため、Ｔ４〜Ｔ５の如く大きな摺動抵抗トルクＴのもとでは、本来ならば組立時の当接幅Ｂが、その後の稼動によって同当接幅Ｂの外縁部の潤滑不足部が磨耗して自律的に適正な当接幅Ｂに収斂するべきところを、それを待たずに稼動初期の段階で、次の問題が発生する。
【００３８】
（１）発熱によって油膜が切れ易くなって、焼付きによる油洩れが発生する。
（２）Ｏリング５６、５６（図９参照）に部分的につれ回りが発生し、その繰返しでＯリング５６、５６挟着部に土砂等が巻込まれてＯリング５６、５６が損傷し、油洩れが発生する。
（３）Ｏリング５６、５６の部分的つれ回りによって同Ｏリング５６、５６の円周上の体積分布が不均一となり、それにより当接力Ｆの偏在が生じて油洩れが発生する。
【００３９】
以上の結果、摺動抵抗トルクＴの小さいバラツキＴＲ１を得るには高いコストが必要であり、安いコストでは摺動抵抗トルクＴの大きなバラツキＴＲ２によって油洩れが発生し易いと言う二律背反の問題が残されている。
【００４０】
本発明は、上記の問題点に着目してなされ、フローティングシールを組立てた時のシールリングの摺動抵抗トルク及びそのバラツキが小さく、安いコストでできるフローティングシールを提供することを目的としている。
【００４１】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第１発明は、軸周りに相対的に回転する２つのボスの対向する端部にそれぞれ配設されて互いに対向して開口する１対のハウジングと、両ハウジングの略中間位置にそれぞれ配設されて、対面する側面部の摺動面で互いに摺接する１対のシールリングとを備えたフローティングシールにおいて、前記１対のシールリングの少なくとも一方の摺動面を、ダレ見越し角α１を有する凹状の円錐面又は球面で形成した第１摺動面と、該第１摺動面の内縁側に隣接して、ダレ見越し角α２を有する凹状の円錐面又は球面で形成した第２摺動面とで構成し、α２＞α１なる関係としている。
【００４２】
第１発明によると、次の作用及び効果を得ることができる。
（１）フローティングシールを組立てた時に、１対のシールリングは第１摺動面で当接するから、互いの摺動面が全面当接することを確実に防止できる。これにより、シールリングの摺動抵抗トルクのバラツキを抑制できるから、発熱やＯリングのつれ回りによる油洩れの発生を防止できる。
【００４３】
（２）上記（１）の理由によって、第１摺動面の全面当接の可能性を許容することが可能となり、これにより、第１摺動面のダレ見越し角α１の製作許容範囲を、角度ゼロ近傍の小さい角度領域に設定することができる。さらに、これに伴って、第２摺動面のダレ見越し角α２も小さい角度領域に設定することができる。これらの結果、ダレ見越し角α１，α２を形成する際の研削シロを少なくできるから、シールリングの製造コストを安くできる。
【００４４】
（３）上記（１）と（２）によって、摺動抵抗トルクのバラツキの抑制と、安い製造コストとの両立が可能となる。
【００４５】
（４）第１摺動面の内縁側に隣接して第２摺動面を配設しているから、フローティングシールを組立てた時に、前述の理由によって１対のシールリングが互いにラジアル方向にずれて当接しても、相互の摺動面は全周にわたって当接することができるので、油洩れの発生を防止できる。
（５）第１摺動面の内縁側に隣接して第２摺動面を配設しているから、摺動面外縁の磨耗が進行しても所定の寿命が確保できる。
【００４６】
第２発明は、第１発明において、前記第１摺動面の幅を０．５〜１．１ｍｍとしている。
【００４７】
第２発明によると、次の作用及び効果を得ることができる。
（１）第１摺動面の幅を０．５〜１．１ｍｍと小さく設定することによって、第１摺動面が全面当接した場合においても、１対のシールリングの摺動抵抗トルク最大値を抑制することができる。これによって、フローティングシールを組立てた時のシールリングの摺動抵抗トルク、およびその摺動抵抗トルクのバラツキを小さくすることができる。
【００４８】
以上の結果、フローティングシールを組立てた時のシールリングの摺動抵抗トルク、およびそのバラツキが小さくなり、摺動抵抗トルク過大による油洩れ発生が防止でき、安いコストで構成できるフローティングシールが得られる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下に、本願発明に係るフローティングシールの第１実施形態〜第４実施形態について、図１〜図５を参照して詳述する。
【００５０】
先ず図１〜図２により、第１実施形態を説明する。図１は本発明に係るフローティングシールの部分断面側面図である。なお、図９と同一の構成要素には同一の符号を付して以下での説明を省略し、以下同様とする。
【００５１】
先ず図１において、フローティングシール１は、軸２周りに相対的に回転するボス３とボス４の互いに対向する端部にそれぞれ配設されて、互いに対向して開口する１対のハウジング３ａ，４ａと、両ハウジング３ａ，４ａの略中間位置に配設された、シールリング２個で１セットのシールリングセット１０，２０，３０，４０の内のいずれか１セットと、同シールリングセットの各シールリング外周テーパ状面と前記１対のハウジング３ａ，４ａの内周面３ｂ，４ｂとの間にそれぞれ挟着された１対のＯリング５，５とを備えている。
【００５２】
次に、図２は、第１実施形態のシールリングセットの部分断面側面図で、図１のＰ部詳細図である。図２において、シールリングセット１０は、１対の同一構造のシールリング１１，１１を有している。なお、構造を判り易く表示する為に、同シールリング１１，１１を離して図示している。
また、各シールリング１１の摺動面１２を、ダレ見越し角α１を有する凹状の円錐面又は球面で形成した第１摺動面１２ａと、同第１摺動面１２ａの内縁側に隣接して、ダレ見越し角α２を有する凹状の円錐面又は球面で形成した第２摺動面１２ｂとで構成しており、ここでα２＞α１としている。
【００５３】
さらに、各第１摺動面１２ａのダレ見越し角α１を０〜０．０４度として、角度ゼロ近傍の小さい角度領域に設定しており、それによって、各第２摺動面１２ｂのダレ見越し角α２を０．０６〜０．２０度として、小さい角度を含む領域に設定している。
さらにまた、各第１摺動面１２ａの幅Ｗ１を０．５〜１．１ｍｍとしている。
【００５４】
図１〜図２による構成において、先ず、フローティングシール１を組立てたときに、１対のシールリング１１，１１が互いに第１摺動面１２ａ，１２ａで当接するようにし、それによって摺動面１２，１２が全面当接することが無いようにして、当接幅のバラツキを抑制している。
【００５５】
次に、第１摺動面１２ａおよび第２摺動面１２ｂのそれぞれのダレ見越し角α１，α２の製作許容範囲を小さい角度領域に設定してあり、それによって、同ダレ見越し角α１，α２を形成する際の研削シロを少なくしている。
更に、第１摺動面１２ａの幅Ｗ１を０．５〜１．１ｍｍと狭く設定することによって、第１摺動面１２ａが全面当接した場合においても当接幅が１．１ｍｍを越えないようにしている。
【００５６】
次に図３により、第２実施形態の説明をする。図３は、第２実施形態のシールリングセットの部分断面側面図であり、図１のＰ部詳細図である。
【００５７】
図３において、シールリングセット２０はシールリング１１とシールリング２１とで１対とした構成としている。なお、構造を判り易く表示する為に、同シールリング１１，２１を離して図示している。一方のシールリング１１には、前述のように、ダレ見越し角α１を有する第１摺動面１２ａおよびダレ見越し角α２を有する第２摺動面１２ｂを形成している。
【００５８】
他方のシールリング２１は、ダレ見越し角αを有する凹状の円錐面又は球面の単一面で形成した摺動面２２を備え、更に、ダレ見越し角αの製作許容範囲を０〜０．０４度として、角度ゼロ近傍の小さい角度領域に設定している。それらによって、ダレ見越し角を形成する面を単一面とし、研削シロも少なくしている。
【００５９】
第２実施形態の上記構成において、フローティングシール１を組立てたときに、１対のシールリング１１，２１はそれぞれ第１摺動面１２ａと摺動面２２とで当接するから、当接幅は第１摺動面１２ａの幅Ｗ１より大きくなることはない。これによって、フローティングシールが２種類のシールリング１１，２１を有する代わりに、更に安いコストで、前記第１実施形態におけると同様の機能を実現し、同じ作用を有している。
【００６０】
次に図４により、第３実施形態を説明する。図４は第３実施形態のシールリングセットの部分断面側面図であり、図１のＰ部詳細図である。
図４において、シールリングセット３０は同一構造のシールリング３１，３１の２個で１対とした構成としている。なお、構造を判り易く表示する為に、同シールリング３１，３１を離して図示している。１対のシールリング３１，３１は、第１実施形態におけるシールリング１１，１１に対して、外径Ｄとダレ見越し角α１，α２のみが異なり、それ以外はシールリング１１，１１と同一である。
【００６１】
即ち、各シールリング３１の外径Ｄを１６０〜２００ｍｍとしてシールリング１１の外径Ｄよりも大きくしており、それに伴ってシールリング３１のダレに抗する剛性が減少することに対応して、第１摺動面３２ａのダレ見越し角α１を０〜０．０６度に、第２摺動面３２ｂのダレ見越し角α２を０．０９〜０．３０度にそれぞれ設定している。なお、α２＞α１としていることに変わりはなく、また外側のダレ見越し角α１を角度ゼロ近傍の小さい角度領域に設定し、それによって内側のダレ見越し角α２を小さい角度を含む領域に設定していることにも変わりはない。
【００６２】
図４による上記構成において、外径Ｄを大きくしたシールリング３１，３１で構成したシールリングセット３０によっても、第１実施形態におけると同様の機能を実現している。
【００６３】
次に図５により、第４実施形態の説明をする。図５は第４実施形態のシールリングセットの部分断面側面図であり、図１のＰ部詳細図である。
図５において、シールリングセット４０はシールリング３１とシールリング４１とで１対とした構成としている。なお、構造を判り易く表示する為に、両シールリング３１，４１を離して図示している。一方のシールリング３１は第３実施形態で述べたものと同じであり、その説明を省略する。
【００６４】
他方のシールリング４１はその摺動面４２を、ダレ見越し角αを有する凹状の円錐面又は球面の単一面で形成し、更に、前記ダレ見越し角αの製作許容範囲を０〜０．０６度として、角度ゼロ近傍の小さい角度領域に設定している。これらにより、ダレ見越し角を形成する面を単一面とし、研削シロも少なくしている。
【００６５】
第４実施形態の構成において、外径Ｄを大きくしたシールリング３１，４１で構成したシールリングセット４０においても、前記第２実施形態におけると同様の機能を実現している。
【００６６】
なお、第１実施形態〜第４実施形態の構成において、外径Ｄとダレ見越し角α１，α２，αは上記にとらわれることなく、α２＞α１，α２＞αの条件のもとで自由に設定して良い。更に、外径Ｄをより一層大きくしたシールリングの場合には強度的理由等で断面形状も同時に大きくする場合があるが、その場合においても、シールリングのダレに抗する剛性に対応して、ダレ見越し角α１，α２，αをα２＞α１，α２＞αの条件のもとで自由に設定して良い。
【００６７】
以上の第１実施形態〜第４実施形態の作用及び効果について、図６を参照して詳述する。図６は本発明によるフローティングシールに係るシールリングの摺動抵抗トルクのバラツキを説明する概念図である。
【００６８】
図６において、先ず、第１実施形態〜第２実施形態のシールリングセット１０，２０の摺動抵抗トルクＴは、それぞれダレ見越し角α１，α１又はダレ見越し角α１，αのバラツキによって、相関曲線Ｓに沿って変化する。なお、相関曲線Ｓは、図１３〜図１４において詳述した相関曲線Ｓと同じである。
【００６９】
一方、同ダレ見越し角α１，α１又はα１，αの製作誤差許容を何れも０〜０．０４度として、角度ゼロ近傍の小さい角度領域に設定して、ダレ見越し角の形成時の研削シロを少なくしている。
その結果、両ダレ見越し角α１，αがそれぞれ角度ゼロに近い場合に第１摺動面１２ａが全面当接するが、この第１摺動面１２ａの幅Ｗ１を０．５〜１．１ｍｍに設定しているから、その時の摺動抵抗トルクＴはＴ２〜Ｔ３の範囲内に限定される。従って、最小トルクＴ１に対して最大トルクＴ３は約２倍程度に限定されている。
【００７０】
次に、第３実施形態〜第４実施形態のシールリングセット３０，４０の摺動抵抗トルクＴは、それぞれダレ見越し角α１，α１又はダレ見越し角α１，αのバラツキによって、相関曲線Ｓ１（破線で示す。）に沿って変化する。なお、相関曲線Ｓ１と相関曲線Ｓとの相違は、シールリングセット３０，４０と１０，２０との外径Ｄの差異即ち、ダレに抗する剛性の相違によるものである。
【００７１】
シールリングセット３０，４０の場合には、ダレ見越し角α１，α１又はα１，αの製作誤差許容を何れも０〜０．０６度としており、それによって、ダレ見越し角α１，αが角度ゼロに近い場合は第１摺動面３２ａが全面当接するが、同第１摺動面３２ａの幅Ｗ１を０．５〜１．１ｍｍに設定しているから、その時の摺動抵抗トルクＴはＴ２〜Ｔ３に限定され、それによって、最小トルクＴ１に対して最大トルクＴ３は約２倍程度に限定されている。
【００７２】
これらの結果、第１実施形態〜第４実施形態において次の作用及び効果が得られる。
（１）フローティングシール１を組立てた時に、シールリングセット１０，２０、またはシールリングセット３０，４０はそれぞれ第１摺動面１２ａ又は第１摺動面３２ａで当接するから、互いの摺動面（１２，１２），（１２，２２），（３２，３２），（３２，４２）が全面当接することを確実に防止することができる。これによって、これらのシールリングセットの摺動抵抗トルクＴのバラツキを抑制することができる。
【００７３】
（２）更に、第１摺動面１２ａ，３２ａの幅を０．５〜１．１ｍｍとして小さく設定しているから、第１摺動面１２ａ，３２ａが全面当接した場合でも、シールリングセット１０，２０，３０，４０の摺動抵抗トルクＴの最大値Ｔ３を小さくすることができる。従って、フローティングシール１を組立てた時のシールリングセットの摺動抵抗トルクＴのバラツキＴ１〜Ｔ３を小さく抑制することができる。この結果、発熱やＯリングのつれ回りによる油洩れが発生することがない。
【００７４】
（３）上記（１），（２）の理由によって、第１摺動面１２ａ，３２ａの全面当接の可能性を許容することが可能となり、それによって、第１摺動面１２ａ，３２ａと摺動面２２，４２のダレ見越し角の製作許容範囲を、角度ゼロ近傍の小さい角度領域に設定することができる。それに伴って、第２摺動面１２ｂ，３２ｂのダレ見越し角α２も小さい角度領域に設定することができる。これらにより、ダレ見越し角α１，α２，αの形成時の研削シロが少なくなるから、シールリング１１，２１，３１，４１の製造コストを安くすることができる。これは、同シールリングの材質が硬い場合に顕著である。
（４）上記（１），（２），（３）により、摺動抵抗トルクＴのバラツキの抑制と、安い製造コストとの両立が可能となる。
【００７５】
（５）第１摺動面１２ａ，３２ａの内縁側に隣接して第２摺動面１２ｂ，３２ｂを配設しているから、フローティングシール１を組立てた時に、前述の理由によってシールリングセット１０，２０，３０，４０の各対のシールリングが互いにラジアル方向にずれて当接しても、相互の摺動面は全周にわたって当接することができる。これにより、油洩れは発生しない。
【００７６】
（６）第１摺動面１２ａ，３２ａの内縁側に隣接して、小さい角度の第２摺動面１２ｂ，３２ｂを配設しているから、摺動面１２，３２外縁の磨耗が進行しても所定の寿命が確保できる。
【００７７】
以上の結果、フローティングシールを組立てた時のシールリングの摺動抵抗トルク、およびこの摺動抵抗トルクのバラツキが小さくて、摺動抵抗トルク過大による油洩れの発生を防止でき、しかも安いコストで構成できるフローティングシールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフローティングシールの部分断面側面図である。
【図２】第１実施形態のシールリングセットの部分断面側面図であり、図１のＰ部詳細図である。
【図３】第２実施形態のシールリングセットの部分断面側面図である。
【図４】第３実施形態のシールリングセットの部分断面側面図である。
【図５】第４実施形態のシールリングセットの部分断面側面図である。
【図６】本発明に係るシールリングの摺動抵抗トルクのバラツキの説明図である。
【図７】従来技術に係るフローティングシールの部分断面側面図である。
【図８】従来技術に係るフローティングシールの仮組み状態の説明図である。
【図９】他の従来例を示すシールリングの部分断面側面図である。
【図１０】シールリングの摺動抵抗トルクと摺動面の当接幅との関係の測定結果である。
【図１１】シールリングの全面当接した摺動面の稼動初期における写真である。
【図１２】シールリングの摺動面当接幅とダレ見越し角との関係の説明概念図である。
【図１３】シールリングの摺動抵抗トルクのバラツキを説明する概念図である。
【符号の説明】
１…フローティングシール、１０…シールリングセット、１１…シールリング、１２…摺動面、１２ａ…第１摺動面、１２ｂ…第２摺動面、２０…シールリングセット、２１…シールリング、２２…摺動面、３０…シールリングセット、３１…シールリング、３２…摺動面、３２ａ…第１摺動面、３２ｂ…第２摺動面、４０…シールリングセット、４１…シールリング、４２…摺動面。

Claims (2)

1. 軸(2)周りに相対的に回転する２つのボス(3,4)の対向する端部にそれぞれ配設されて互いに対向して開口する１対のハウジング(3a,4a)と、両ハウジング(3a,4a)の略中間位置にそれぞれ配設されて、対面する側面部の摺動面(12)で互いに摺接する１対のシールリング(11,11)とを備えたフローティングシールにおいて、
   前記１対のシールリング(11,11)の少なくとも一方の摺動面(12)を、ダレ見越し角α１を有する凹状の円錐面又は球面で形成した第１摺動面(12a)と、該第１摺動面(12a)の内縁側に隣接して、ダレ見越し角α２を有する凹状の円錐面又は球面で形成した第２摺動面(12b)とで構成し、
   α２＞α１なる関係とした
   ことを特徴とするフローティングシール。
2. 請求項１記載のフローティングシールにおいて、
   前記第１摺動面(12a)の幅を０．５〜１．１ｍｍとした
   ことを特徴とするフローティングシール。

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