JPS63663B2 - - Google Patents

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JPS63663B2
JPS63663B2 JP54003481A JP348179A JPS63663B2 JP S63663 B2 JPS63663 B2 JP S63663B2 JP 54003481 A JP54003481 A JP 54003481A JP 348179 A JP348179 A JP 348179A JP S63663 B2 JPS63663 B2 JP S63663B2
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JP
Japan
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ring
seal
load
support ring
seal assembly
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Application number
JP54003481A
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JPS54111044A (en
Inventor
Doiru Rorii Robaato
Robaato Sutaagesu Jeimusu
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KYATAPIRAA Inc
Original Assignee
KYATAPIRAA Inc
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Publication date
Application filed by KYATAPIRAA Inc filed Critical KYATAPIRAA Inc
Publication of JPS54111044A publication Critical patent/JPS54111044A/ja
Publication of JPS63663B2 publication Critical patent/JPS63663B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D55/00Endless track vehicles
    • B62D55/08Endless track units; Parts thereof
    • B62D55/088Endless track units; Parts thereof with means to exclude or remove foreign matter, e.g. sealing means, self-cleaning track links or sprockets, deflector plates or scrapers
    • B62D55/0887Track-articulation sealings against dust, water, mud or the like
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3436Pressing means
    • F16J15/344Pressing means the pressing force being applied by means of an elastic ring supporting the slip-ring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3436Pressing means
    • F16J15/3456Pressing means without external means for pressing the ring against the face, e.g. slip-ring with a resilient lip

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)
  • Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に端面シール組立体、特に履帯接
手の様な苛酷な使用環境で使用されるように改善
された使用寿命と、負荷撓み特性とを有するコン
パクトな端面シール組立体に関する。
広汎な開発が無端履帯チエーンのピン接手を保
護する端面シールの改良に指向されて来た。該履
帯チエーンはあらゆる天候条件の下で摩耗の極め
て激しい環境で使用される。従つて、シールの軸
方向面負荷はかなりなレベル、例えば約45.4Kg
(445N)以上に維持されねばならず、一方シール
は履帯接手部材間の著しい量の軸方向運動を受け
る。これはシールに使用される材料にかなりな要
件を要求する。すなわちシールはかなりな温度範
囲にわたり接手部材の急速な運動に追縦するよう
に充分に弾力的でなければならないだけでなく、
接手内に潤滑剤を保持し塵埃を阻止するため、か
なりな摩耗寿命を持たねばならないからである。
大抵の部分に対し、従来技術のシールは上述の
問題を解決するのに部分的にのみ満足すべきもの
であることが判明した。1つの解決は耐摩耗環状
シール要素と組合わせた弾性材料の負荷リングを
有している。該負荷リングは履帯リングの穴ぐり
部内に装着され、関連するブツシユの端面に対し
て係合させる如くシール要素にかなりな軸方向負
荷を加える。該個所では空間は貴重であり、従つ
て、シールを収容するチヤンバの半径方向と軸方
向との寸法はシールの形状寸法の構成に拘束的な
制限を課する。これ等の制限の結果、シールは撓
み範囲を通じて所望の効果的な態様で作用しない
かまたは所望以下の使用寿命を示すかのいづれか
である。
従来技術のシールでの更に他の問題は、その多
くが1またはそれ以上の外側溝を有し、泥土と氷
とが該溝に詰り得るため、シールの作用と応答性
とが所望以下になる点にある。更に他のシールは
弾性材料に鋭い溝ないしノツチを有し、該ノツチ
は歪の不連続を生じて弾性材料の所望以下の疲れ
寿命を生じる様にする。
上述に鑑み、履帯接手の苛酷な使用環境で長い
平均寿命と撓みの広い範囲にわたる作用の有効性
とを有する簡単でコンパクトな端面シール組立体
が得られることは有利であり、該シール組立体は
従来技術に関連する問題を克服する。
本発明の目的は、上述の1またはそれ以上の問
題を克服することである。
本発明によると、その目的は各々の優れた性能
特性を利用して所定の異なる材料のシールリング
と、支持リングと、負荷リングとを有する端面シ
ール組立体を提供することによつて達成される。
特に、シールリングの材料は延長される摩耗寿命
のために、負荷リングの材料よりも高いジユロメ
ータ硬度レベルを有し、支持リングはシールリン
グと負荷リングとよりも大きい剛性を有し、負荷
リングは望ましい弾性を有している。
有利なことは負荷リングと支持リングとは、収
容される接手チヤンバと相互とに対して正確な形
状寸法関係を有していることである。例えば、負
荷リングの断面は、圧縮下で所望の変形を許容さ
れるように正確に定められた内、外面を有してい
る。
本発明の端面シール組立体10は履帯式車輌の
無端履帯チエーンに使用される状態における回転
履帯接手12が第1図に示されている。通常の態
様では履帯チエーンに使用される複数の履帯接手
の各々は第1リンク部材14と該部材14に固定
されるピン16と、第2リンク部材18と該部材
18に固定される円筒形ブツシユ20と金属スペ
ーサリング22とを有している。運転の際、第1
リンク部材とピンとは第2リンク部材とブツシユ
とに対してユニツトとして中心の軸心24上を回
転する。
第2図に詳細に示す如く穴ぐり部ないし座26
は第1リンク部材14に形成され、軸方向外方に
面する端面28と円筒形面30と結合する弧状隅
部32とで限定される。更にブツシユ20は軸方
向内方に面する端面34を有している。スペーサ
リング22はピン16に弛く装着され、両者の面
28,34に当接し当該技術において公知の如く
面28,34間の最小軸方向距離を制限する如く
構成される。
端面シール組立体10は穴ぐり部26内に位置
してブツシユ20の端面34に対して軸方向にシ
ールし、潤滑剤を履帯接手内に保持してピン16
とブツシユとの間の領域への塵埃ないし有害物質
の侵入を阻止する。この目的のため、図示の実施
例の端面シール組立体は端面34に動的一次シー
ル係合を行う弾性シールリング36と、該シール
リングを保持する比較的剛性の支持リング38と
を有するシールリング装置35を備えている。更
に、シール組立体は支持リング38を単に支持し
支持リング38と第1リンク部材14の穴ぐり部
26との両者に静的二次シール係合を行う弾性負
荷リング40を備えている。有利なことはシール
リング36と支持リング38と負荷リング40と
は穴ぐり部26内に直列に配置され、総てが軸心
24上にほゞ同心状に位置する様な構造を有して
いることである。
特に、シールリング36はブツシユの端面34
に係合する如く軸方向へ延びる環状シールリツプ
ないし軸方向外面42を有するほゞ3角形の断面
を備えている。また、シールリング36は支持リ
ング38に強固に接着などで結合可能な環状基部
44を有している。シールリング36は好ましく
は、少くとも30のデユロメータDスケール硬度
値を有する第1弾性材料で作られる。該第1材料
は約40乃至50の範囲内のデユロメータDスケール
硬度値を有する弾性材料であるのが最も望まし
い。さらに、該弾性材料は最小約21MPa(210
Kg/cm2)の引張り係数値(ヤング係数)を有する
非剛性の熱可塑性ポリエステル基ウレタンゴムで
あることが望ましい。
第2図に明瞭に示す如く、支持リング38は円
筒形部分46と一体に結合された半径方向部分4
8とを有するほゞL形の断面形状を備えている。
円筒形部分46は円筒形面50と、軸方向内端5
2と軸方向内方に面する端面54を形成する半径
方向部分と端面54から延びる半径方向外方に傾
斜する外周面56と半径方向外周端縁58と軸方
向外方に面する端面ないし座60とを有してい
る。尚、シールリング36の基部44は、支持リ
ングの端面に自然発生的に接着されるかまたはシ
ール状態で固定される。更に連結する弧状隅部分
62は座64を形成する如く面50と端面54と
を結合し、座64は内方に円錐形であり、リンク
部材14の穴ぐり部ないし座26に対向して面し
ている。
支持リング38は軸心24に対する同心状態を
保持すると共に、シールリング36に対し適当な
支持と力伝達関係とを維持する如く、比較的剛性
の第2材料で構成される。該第2材料は成形性と
経済性と耐蝕性と、シールリングへの結合の容易
性とのために金属ではなく有機樹脂であることが
好ましい。さらに該樹脂は比較的高い衝撃強度と
優れた熱安定性と最小約7000MPa(70000Kg/cm2
の比較的高い引張り係数値(ヤング係数)とを有
する40%ガラス補強ポリカーボネートであること
が好ましい。
負荷リング40は約40ないし70の範囲のデユロ
メータAスケール硬度値と約3MPa(35Kg/cm2
の比較的低い引張り係数値(ヤング係数)とを有
する第3弾性材料で構成されることが好ましい。
さらに該第3材料は弾力的な降伏と撓みと複帰と
の比較的迅速な速度が得られる如く例えば非剛性
エピクロロヒドリン共重合体のゴムの弾性材料で
あることが望ましい。この点ではこゝに使用され
る「剛性」と「非剛性」とは、有機樹脂に関する
名称の標準的定義に対するASTM規格D883―
75aに規定されている様な正確な意味を有してい
る。特に、「剛性」とは、700MPa(7000Kg/cm2
以上の値の引張りにおける弾性係数のものを
いゝ、「非剛性」とは、70MPa(700Kg/cm2)を越
えない値の弾性係数のものをいう。これ等の定義
に鑑み負荷リング40を非剛性樹脂と称し、支持
リング38を剛性樹脂と称し、シールリング36
を非剛性樹脂と称してもよい。
殆んど無負荷の第1位置にある第3図に明瞭に
示す負荷リング40の構造を説明すると、その自
由断面は協働する外周面66と軸方向内端面68
と、対向して協働する内周面70と軸方向外端面
72と、外周面と外端面との間に結合される半径
方向内方に傾斜する外面74と、第1端縁78で
内端面68に結合し第2端縁80で内周面70に
結合する内面76とを有することが認められる。
負荷リング40の外周面66は締り嵌めが外周
面66と穴ぐり部26の円筒形面30との間に形
成される如く円筒形であるのが好ましい。また内
周面70は締り嵌めが内周面70と支持リング3
8の円筒形面50との間に形成される如く円筒形
である。負荷リングは穴ぐり部と支持リングとに
これ等の締り嵌めによつてのみ結合され、換言す
れば接着剤を使用することなく結合され、該嵌合
は夫々の円筒形面30,50の直径の約0.5%乃
至2.0%の範囲内に限定されることが好ましい。
負荷リング40の好適な構造パラメータは該リ
ングが自由状態ないし無負荷状態にあるときの内
面76の所定の形状寸法である。該内面は、第3
図に示す如く、第1端縁78と第2端縁80との
間に延びる浅い弧状凹所により主として特徴づけ
られる。この浅い弧状凹所は内端面68と内周面
70との間の最短距離ないし第1、第2端縁間の
距離にほゞ等しい長さを有する図示の様な回転半
径RRで形成される。半径RRが過少であれば、
負荷リングはかなりな圧縮の下で座屈し、半径
RRが過大であるか、または円錐形ないし凸形の
内面が設けられるとすれば、シールリング36へ
の軸方向の負荷は残余の空間が過早に充満される
ので、望ましくない程急速に増大する。従つて、
半径RRは上述の距離の0.9倍以下または1.25倍以
上であつてはならない。
負荷リング40の他の好適な構造パラメータは
傾斜外面74の所定の形状寸法である。特に該外
面は正円錐の一部で限定される。第3図に示す如
く負荷リング40の傾斜外面74と支持リング3
8の傾斜した外周面56との両者は中心の軸心2
4を横切る平面82とその両側に所定の角Aを形
成することはかなり重要である。特に、角Aは平
面82から約28ないし38度の範囲内に限定される
のが好ましい。角Aがこの値以下であれば、高い
負荷の下で過度な変形と歪とが面74に認められ
る。一方、角Aがこの範囲以上であれば面74は
支持リングの面56に向つて近接せず、汚損物は
これ等の間に捕捉される。
負荷リング40の他の好適な構造パラメータ
は、負荷リング40の内端面68と、外端面72
との両者の所定の形状寸法であつて半径方向に測
定した外端面72の断面接触長さL2は第3図に
示す如く、内端面68の対応する接触長さL1
約1.5乃至2倍であるのが好ましい。従つて、こ
れ等の接触長さは、所望の剪断負荷と静的シール
とが得られる如く半径方向に喰違つている。
最後に、第4図に示す如く、軸方向巾Wと、半
径方向高さHとを有する第1チヤンバ84は、リ
ンク部材14と、ブツシユ20と、スペーサリン
グ22との間に、シール組立体10が完全に圧縮
された第2位置にあるときに形成される。該位置
では、リンク部材14と、支持リング38とは、
軸方向巾CWと、半径方向高さCHとを有する第
2チヤンバ86が夫々に形成された負荷リングの
座26,64間において第1チヤンバ内に形成さ
れる如く相互に面している。
端面シール組立体10が、第3図に示す如く殆
んど無負荷の第1位置から第4図に示す如く完全
に圧縮された第2位置への第1、第2リンク部材
14,18の相対的軸方向運動で所定の撓み距離
Dだけ軸方向に圧縮されたとき、負荷リング40
は、第2チヤンバ86をほゞ充満し、これによ
り、利用可能な空間の最大限に利用される。この
実施例のシール組立体の特定のパラメータは、チ
ヤンバの寸法と共に示すと、次の如くである。
例 穴ぐり部の半径(RC)=46.2mm チヤンバの半径方向高さ(CH)=6.78mm 半径方向高さ(H)=9.85mm 圧縮された軸方向巾(W)=11.10mm 撓み(D)=3.91mm チヤンバの軸方向巾(CW)=8.66mm 凹所の半径(RR)=9.00mm この実施例のシール組立体10の関係寸法は第
1チヤンバ84の半径方向高さHに対する上述の
第1、第2位置間の軸方向撓み距離Dの所定の比
が少くとも1:4であることで示される。図示の
実施例でのこの比は、約4:10である。これは、
対応する従来技術の比の約1:10に対照される。
換言すれば、本発明に対する全撓み距離Dは従来
技術のものゝ約3倍の範囲にあり、しかも半径方
向高さHは従来技術のものよりも約30%またはそ
れ以上小さいと考えられる。
運転の際、コンパクトな端面シール組立体10
は、負荷リング40が座26,64間の剪断負荷
を受け第3、第4図に示す第1、第2位置間で圧
縮されるとき、次第に増大する軸方向面負荷をシ
ールリツプ42に与える。この関係は、第5図に
線図で明瞭に示されている。重要なことは、ピン
16とブツシユ20との間に潤滑油を確実に保持
すると共に異物の侵入を防止するためシール組立
体を最初に取付けるときの面圧は45Kg以上とす
る。尚、負荷/撓みの比は、スペーサリング22
の軸方向巾Wで制限される際の約199.6Kg
(1.957N)の最大値まで殆んど直線である。
次に、シール組立体10が圧縮される際の負荷
リング40の外面74の輪かくの変化について説
明する。外面74は第3、第4図に示す様に、円
錐形が断面で凸形になる如く変形する。負荷リン
グが圧縮されるとき、外面は次第に増大する内部
歪み比を制御し塵埃を排除する如く作用する望ま
しい転動運動を伴つて面30と、端面54と、傾
斜外周面56とに係合する。更に、第4図の位置
では、負荷リングの外面は如何なる急激な歪の増
加なしに支持リング38の外周面56で支持され
るのが望ましい。尚、外面74と、支持リングの
端縁58とシールリング36の外面とは、第4図
に想像線で示す如くその断面が平滑な弧88を呈
する。この平滑な弧は外部からの異物の侵入を最
大限に阻止する。
これと同時に、負荷リング40が圧縮されると
き内面76はリンク部材14の端面28に転動係
合し、負荷リングの内部歪み比の制御された増大
を可能にする。第4図に示す如く、第2チヤンバ
86は負荷リングでほゞ充満されるのが望まし
い。特に、第2チヤンバは最大圧縮の位置で負荷
リングにより少くとも90%充満される。これは最
小空間の利用を有利に最大限にし、大きい寸法の
穴ぐり部26を有する場合の様な第1リンク部材
14の弱化を防止する。
他の実施例の端面シール組立体は第6図に図示
され、支持リング38′への弾性シールリング3
6′の装着と支持構造が、上述のシール組立体と
は異なる。即ち、剛性の大きい断面形状がL字形
の支持リング38′は半径方向端縁に保持リツプ
88を有する。又、シールリング36′は軸方向
に突出したリツプを有し、上記保持リツプ88が
シールリング36′の外周縁を覆つて当接する。
このような構成とすることによりシールリング3
6′の周面90は保持リツプ88によつて支持リ
ング38′に確実に保持されてシール効果を増大
すると共に大きな荷重を受けてもシールリング3
6′と支持リング38′とが分離されないようにす
る。
従つて、本発明は、回転履帯接手に見られる様
な苛酷な使用条件に対し効果的で極めてコンパク
トな端面シール組立体を提供することは明らかで
あるが、該シール組立体は種々な他の用途にも同
様に有用である。該シール組立体はその構造が簡
単で信頼性があり、圧縮された際、内部応力を低
減する如く制御可能に歪むと共に次第に増大する
面負荷をシールリツプに加える負荷リングを備え
ている。この歪みは並置された適応する要素間の
正確な形状寸法関係と、シールリング36と支持
リング38と負荷リング40とに対する3つの異
なる材料の使用とによつて制御される。所定の物
理的特性を有する3つの材料を使用することによ
り、シールの各部分は、最も効果的な様に構成可
能である。例えば、支持リングの補強されたポリ
カーボネート樹脂の比較的高い引張り係数ないし
高い剛性レベルは断面での支持リングの如何なる
回転運動をも阻止する如く作用し、従つて、シー
ルリツプ42は軸方向で端面34に連続的に接触
する。更に、シールリング36の材料は重要なこ
とには、最大摩耗寿命を維持するために負荷リン
グ40よりも高いジユロメータ硬度に維持され
る。更に、負荷リングの材料は、シール組立体の
応答性を増大するためにシールリングの材料の対
応する速度よりも大きい速度ないし早い速度の弾
力的な降伏と、撓みと、復帰とを有すると共に、
シールリングのものよりも低いジユロメータ硬度
スケールの撓みを有している。
本発明の端面シール組立体は以上述べた構成を
備えることにより外部からの異物の侵入を最大限
に阻止して端面シールの寿命を延長し、負荷リン
グが圧縮を受けるとき座屈が過大となるのを押え
これにより部分的な高い応力集中による負荷リン
グの亀裂、疲労を防止し結果として早期破損を防
止することができ、さらに第3の発明によればシ
ールリングの周囲は保持リツプによつて支持リン
グに確実に保持されてシール効果を増大すると共
に大きな荷重を受けてもシールリングと支持リン
グとが分離されないようにする、という個有の効
果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の端面シール組立体
を有する履帯接手の一端の図式的な水平断面図、
第2図は同上の部分的拡大断面図、第3図は同上
の無負荷状態の図、第4図は同上の完全圧縮状態
の図、第5図は同上のシール組立体の面負荷と軸
方向撓みとの間の所定の関係を示す線図、第6図
は他の実施例の端面シール組立体の図式的な部分
図で、図中、10は端面シール組立体、14は第
1リンク部材、20はブツシユ、24は軸心、2
6は穴ぐり部、28はリンク部材の軸方向外方端
面、30はリンク部材の円筒形面、34はブツシ
ユの端面、36,36′はシールリング、38,
38′は支持リング、40は負荷リング、42は
シールリングの軸方向外面、46は支持リングの
円筒形部分、48は支持リングの半径方向部分、
50は支持リングの円筒形面、54は支持リング
内方端面、56は支持リングの傾斜外周面、66
は負荷リングの外周面、68は負荷リングの軸方
向内端面、70は負荷リングの内周面、72は負
荷リングの軸方向外端面、74は負荷リングの外
面、76は負荷リングの内面、RRは凹所の回転
半径、78,80は第1、第2端縁、82は平
面、88は環状保持リツプを示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 軸線24を有する端面シール組立体10にお
    いて、 前記軸線方向に突起する環状シールリツプ42
    を有しジユロメータDスケール40〜50の範囲内の
    硬度を有するシールリング36と、 断面形状がL字形で半径方向背面において前記
    シールリング36と当接してこれを保持し該シー
    ルリングと異なる硬い材料から成る支持リング3
    8と、 ジユロメータAスケール40〜70の範囲内の硬度
    を有し前記支持リング38の外周に嵌合支持され
    ると共に圧縮されたとき軸方向に前記支持リング
    を押圧する負荷リング40とから成り、 前記支持リング38はシールリング36、負荷
    リング40よりも大きい剛性を有し、且つ、前記
    シールリング36、支持リング38、負荷リング
    40は前記軸線24と同心に配設されると共に軸
    方向に圧縮されたときリング36,38,40の
    外周端部が滑らかな弧88を形成することを特徴
    とする端面シール組立体10。 2 特許請求の範囲第1項の端面シール組立体1
    0において、前記シールリング36はウレタンゴ
    ムをベースとした熱可塑性ポリエステルである端
    面シール組立体10。 3 特許請求の範囲第1項の端面シール組立体に
    おいて、前記支持リング38は有機プラスチツク
    である端面シール組立体。 4 特許請求の範囲第3項の端面シール組立体1
    0において、前記プラスチツクは補強ポリカーボ
    ネートである端面シール組立体。 5 特許請求の範囲第1項の端面シール組立体に
    おいて、前記負荷リング40はエピクロロヒドリ
    ン共重合体ゴムである端面シール組立体。 6 弾性エラストマ材より成る負荷リングと、 断面形状がL字形で半径方向内壁と軸線方向外
    周とにおいて前記負荷リングに当接して支持する
    と共に半径方向端縁に環状保持リツプを有する剛
    性の大きい支持リングと、 弾性エラストマ材より成り前記負荷リングの反
    対側において前記支持リングに当接すると共に軸
    線方向に突出したリツプを有するシールリングと
    から成り、 前記支持リングの環状保持リツプが前記シール
    リングの外周縁を覆つて当接するこを特徴とする
    端面シール組立体。
JP348179A 1978-02-06 1979-01-18 End seal assembly Granted JPS54111044A (en)

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