KR102211034B1 - 메카니컬 시일 장치 - Google Patents

Abstract

고정측 하우징(13)과 회전측 하우징(15) 사이의 간극(20)을 시일하는 플로팅 시일(27)은, 고정체측 철 링(28)과, 회전체측 철 링(29)과, 고정체측 O링(30)과, 회전체측 O링(32)을 포함하여 구성된다. 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)는, 고정측 하우징(13)의 고정체측 연장면(13H)보다 직경 방향의 내측에 배치되고, 고정측 하우징(13)의 고정체측 안쪽 벽면(13G)은, 소경 플랜지부(28C)의 축방향 단면(28E)보다 대경 플랜지부(28B) 측에 가까운 위치에 배치된다. 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)는, 회전측 하우징(15)의 회전체측 연장면(15H)보다 직경 방향의 내측에 배치되고, 회전측 하우징(15)의 회전체측 안쪽 벽면(15G)은, 소경 플랜지부(29C)의 축방향 단면(29E)보다 대경 플랜지부(29B) 측에 가까운 위치에 배치된다.

Description

메카니컬 시일 장치

본 발명은, 예를 들면 유압 셔블, 휠 로더, 덤프 트럭 등의 건설 기계에 탑재된 주행 장치, 무한궤도 안내 롤러 등에 적합하게 이용되는 메카니컬 시일 장치에 관한 것이다.

건설 기계의 대표예인 유압 셔블에는, 하부 주행체를 주행시키는 주행 장치, 하부 주행체의 주행시에 무한궤도를 안내하는 무한궤도 안내 롤러 등이 탑재되어 있다. 유압 셔블의 주행 장치는, 일반적으로, 고정측 하우징에 수용된 회전원이 되는 유압 모터와, 고정측 하우징에 대해서 회전 가능하게 장착된 회전측 하우징과, 회전측 하우징에 수용된 감속 기구와, 메카니컬 시일 장치를 포함하여 구성되어 있다. 감속 기구는, 유압 모터의 회전을 감속하여 하부 주행체의 구동륜에 전달하는 것이다. 메카니컬 시일 장치는, 감속 기구를 윤활하는 윤활유를 회전측 하우징 내에 봉지하는 것이다.

여기에서, 메카니컬 시일 장치는, 고정측 하우징과, 회전측 하우징과, 고정측 하우징과 회전측 하우징의 사이에 형성된 축방향의 간극을 시일하는 플로팅 시일을 구비하고 있다. 플로팅 시일은, 고정측 하우징과 회전측 하우징의 내부에 각각 배치된 한 쌍의 원통형의 철 링과, 고정측 하우징 및 회전측 하우징과 각 철 링의 사이에 각각 마련된 한 쌍의 O링을 포함하여 구성되어 있다.

한 쌍의 철 링은, O링이 당접하는 경사면과, 축방향 단면이 서로 접접(摺接)하는 시일면이 된 대경 플랜지부와, 경사면을 사이에 두고 대경 플랜지부와는 반대측에 마련된 소경 플랜지부를 갖고 있다. 그리고, 각 철 링의 경사면에 당접한 각 O링의 탄성력에 의해 각 철 링의 시일면이 접접하는 것에 의해, 고정측 하우징과 회전측 하우징 사이의 간극이 시일되어, 회전측 하우징 내에 윤활유가 봉지(封止)된다(특허문헌 1).

일본국 공개특허공보 특개평11-51198호

그러나, 장기에 걸쳐 유압 셔블이 가동하는 동안, 고정측 하우징과 회전측 하우징 사이에 형성된 간극에는 미세한 토사가 침입하며, 이 토사는 플로팅 시일의 주위에 서서히 퇴적된다. 또, 한랭지에 있어서는, 플로팅 시일의 주위에 퇴적된 토사가, 빗물, 해빙수, 진흙땅의 수분 등을 흡수한 상태로 동결하는 것에 의해, 플로팅 시일의 주위에 동토(凍土)가 퇴적된다. 플로팅 시일의 주위에 퇴적된 동토는, 유압 셔블의 주행시에 회전측 하우징이 고정측 하우징에 대해서 회전할 때에 부서져 빙괴(氷塊)가 된다. 이 빙괴는, 회전측 하우징의 회전에 수반해 이동, 응집하는 것에 의해, 예를 들면 플로팅 시일의 O링을 축방향으로 가압한다.

O링은, 빙괴에 의해 축방향으로 가압되는 것에 의해, 각 철 링의 경사면을 따라 소경 플랜지부측으로 이동한다. 이로써, O링은, 고정측 하우징 및 회전측 하우징의 내주면과 각 철 링의 소경 플랜지부의 사이의 간극으로 밀려나와 소경 플랜지부에 올라앉게 되어, 각 철 링의 소경 플랜지부에 직경 방향 내향의 하중을 부여한다.

이로써, O링에 의해 한 쌍의 철 링에 작용하는 직경 방향의 하중의 밸런스가 무너져, 각 철 링의 축중심이 편심한다. 이로 인하여, 각 철 링의 시일면에 적정한 유막이 형성되지 않게 되어, 플로팅 시일의 시일성이 저하되게 된다. 또, O링은, 고정측 하우징 및 회전측 하우징의 내주면과 각 철 링의 소경 플랜지부의 사이의 간극으로 밀려나오는 것에 의해 손상되어, O링의 표면에 균열이 발생한다. 이 균열이 성장하는 것에 의해 오일 누출을 일으킨다.

본 발명은 상기 설명한 종래 기술의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 플로팅 시일의 시일성을 장기에 걸쳐 적정하게 유지할 수 있도록 한 메카니컬 시일 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 설명한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 축선을 중심으로 한 원통체로 이루어지고 내부에 고정체측 시일 수용 부위를 갖는 고정체와, 축선을 중심으로 한 원통체로 이루어지고 내부에 회전체측 시일 수용 부위를 갖고 상기 고정체에 대해서 회전 가능하게 마련된 회전체와, 상기 고정체와 상기 회전체의 사이에 형성된 축방향의 간극을 시일하는 플로팅 시일을 구비하며, 상기 플로팅 시일은, 상기 고정체측 시일 수용 부위와 상기 회전체측 시일 수용 부위에 각각 축방향에서 대면해 배치되어 서로 접접하는 시일면을 갖는 한 쌍의 원통형의 철 링과, 상기 한 쌍의 철 링 중 상기 고정체측의 철 링의 외주면과 상기 고정체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 고정체의 내주면 사이 및 상기 회전체측의 철 링의 외주면과 상기 회전체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 회전체의 내주면 사이에 각각 마련된 한 쌍의 O링으로 이루어지고, 상기 한 쌍의 철 링의 외주면은, 상기 O링을 사이에 두고 상기 고정체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 고정체의 내주면과 대면하는 부위와 상기 회전체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 회전체의 내주면과 대면하는 부위에 각각 형성되어, 축방향으로 신장하면서 직경 방향 내향으로 경사진 경사면과, 상기 O링으로부터 축방향으로 이간해 상기 경사면보다 상기 간극측에 형성되어, 축방향 단면이 상기 시일면이 된 대경 플랜지부와, 상기 경사면을 사이에 두고 상기 대경 플랜지부와는 반대측에 형성된 소경 플랜지부를 포함하여 구성되어 있는 메카니컬 시일 장치에 적용된다.

본 발명의 특징은, 상기 고정체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 고정체의 내주면은, 축방향으로 신장하면서 직경 방향 내향으로 경사져, 상기 고정체측의 철 링의 상기 경사면과 대면한 고정체측 경사면과, 상기 고정체측 경사면의 안쪽부에 배치되어, 상기 회전체의 축선과 직교하여 내경측으로 뻗어 있는 고정체측 안쪽 벽면과, 상기 고정체측 안쪽 벽면의 내경측의 단연(端緣)으로부터 축방향으로 연장된 고정체측 연장면을 갖고, 상기 회전체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 회전체는, 축방향으로 신장하면서 직경 방향 내향으로 경사져, 상기 회전체측의 철 링의 상기 경사면과 대면한 회전체측 경사면과, 상기 회전체측 경사면의 안쪽부에 배치되어, 상기 회전체의 축선과 직교하여 내경측으로 뻗어 있는 회전체측 안쪽 벽면과, 상기 회전체측 안쪽 벽면의 내경측의 단연으로부터 축방향으로 연장된 회전체측 연장면을 갖고, 상기 한 쌍의 철 링의 상기 소경 플랜지부는, 상기 고정체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 고정체측 연장면 및 상기 회전체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 회전체측 연장면보다 직경 방향의 내측에 각각 배치되어 있고, 상기 고정체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 고정체측 안쪽 벽면은, 상기 O링과의 사이에 축방향의 공간을 확보한 상태로 상기 고정체측의 철 링의 상기 소경 플랜지부의 축방향 단면보다 상기 대경 플랜지부측에 가까운 위치에 배치되고, 상기 회전체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 회전체측 안쪽 벽면은, 상기 O링과의 사이에 축방향의 공간을 확보한 상태로 상기 회전체측의 철 링의 상기 소경 플랜지부의 축방향 단면보다 상기 대경 플랜지부측에 가까운 위치에 배치되어 있는 것에 있다.

본 발명에 의하면, 고정체측 시일 수용 부위 및 회전체측 시일 수용 부위에 퇴적된 동토가 부서져 빙괴가 되어, 이 빙괴가 회전체의 회전에 의해 이동, 응집해 플로팅 시일의 O링을 축방향으로 가압했다고 해도, 고정체측의 O링이 고정체측 안쪽 벽면에 당접하는 것에 의해, 이 O링이 고정체측의 철 링의 소경 플랜지부에 올라앉는 것을 억제할 수 있다. 또, 회전체측의 O링이 회전체측 안쪽 벽면에 당접하는 것에 의해, 이 O링이 회전체측의 철 링의 소경 플랜지부에 올라앉는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 각 O링에 의해 한 쌍의 철 링에 작용하는 직경 방향의 하중의 밸런스를 양호하게 유지할 수 있고, 플로팅 시일의 시일성을 장기에 걸쳐 적정하게 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 메카니컬 시일 장치를 구비한 유압 셔블을 나타내는 정면도이다.
도 2는 하부 주행체의 유압 모터, 감속 장치, 구동륜, 메카니컬 시일 장치 등을 도 1 중의 화살표 II-II방향으로부터 본 단면도이다.
도 3은 도 2 중의 고정측 하우징, 회전측 하우징, 철 링, O링 등의 주요부를 확대해 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3 중의 IV부를 확대한 확대 단면도이다.
도 5는 고정측 하우징 및 회전측 하우징의 시일 수용 부위에 플로팅 시일을 조립하는 상태를 나타내는 일부 파단의 분해 단면도이다.
도 6은 O링이 고정체측 안쪽 벽면 및 회전체측 안쪽 벽면에 당접한 상태를 나타내는 도 3과 마찬가지의 위치의 단면도이다.
도 7은 O링이 고정체측 안쪽 벽면 및 회전체측 안쪽 벽면에 당접했을 때에 O링으로부터 철 링에 작용하는 하중을 나타내는 단면도이다.
도 8은 비교예에 의한 메카니컬 시일 장치를 나타내는 도 3과 마찬가지의 위치의 단면도이다.
도 9는 비교예에 의한 O링이 고정체측 안쪽 벽면 및 회전체측 안쪽 벽면에 당접한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 10은 비교예에 의한 메카니컬 시일 장치에 있어서 각 철 링이 편심한 상태를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명에 관한 메카니컬 시일 장치의 실시형태에 대해, 유압 셔블의 주행 장치에 적용한 경우를 예로 들어 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

유압 셔블(1)의 차체는, 자주(自走) 가능한 크롤러식의 하부 주행체(2)와, 하부 주행체(2) 상에 선회 가능하게 탑재된 상부 선회체(3)에 의해 구성되어 있다. 상부 선회체(3)의 전부측에는, 프론트 장치(4)가 부앙동(俯仰動) 가능하게 마련되어 있다. 유압 셔블(1)은, 상부 선회체(3)를 선회시키면서 프론트 장치(4)를 이용하여 토사 등의 굴삭 작업을 행한다.

하부 주행체(2)는, 전, 후방향으로 뻗어 있는 좌, 우 사이드 프레임(5A)(좌측만 도시)을 구비한 트랙 프레임(5)과, 각 사이드 프레임(5A)의 길이 방향의 일단측에 마련된 후술하는 주행 장치(9)와, 각 사이드 프레임(5A)의 길이 방향의 타단측에 마련된 유동륜(6)을 갖고 있다. 각 사이드 프레임(5A)의 하측에는, 복수의 하측 안내 롤러(7)가 마련되어 있다. 유동륜(6), 각 하측 안내 롤러(7), 후술하는 구동륜(19)에는, 무한궤도(8)가 권회(卷回)되어 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 주행 장치(9)는, 각 사이드 프레임(5A)의 길이 방향의 일단측에 고정된 주행 장치 브래킷(10)과, 주행 장치 브래킷(10)에 후술하는 고정측 하우징(13)을 개재하여 장착된 유압 모터(11)와, 유압 모터(11)의 회전을 감속하는 후술하는 감속 장치(12)를 포함하여 구성되어 있다. 주행 장치(9)는, 유압 모터(11)의 회전을 감속 장치(12)에 의해 감속하는 것에 의해 구동륜(19)을 큰 토크로 회전시켜, 구동륜(19)과 유동륜(6)에 권장(卷裝)된 무한궤도(8)를 주회(周回) 구동시키는 것이다.

감속 장치(12)는, 유압 모터(11)의 회전을 감속하여 구동륜(19)에 전달하는 것이다. 이 감속 장치(12)는, 후술하는 고정측 하우징(13), 회전측 하우징(15), 유성 기어 감속 기구(23, 24, 25) 등을 포함하여 구성되어 있다.

고정측 하우징(13)은, 유압 모터(11)가 장착된 상태로 주행 장치 브래킷(10)에 고정해 마련되어 있다. 고정측 하우징(13)은, 회전측 하우징(15)의 축선(회전축선) O-O를 중심으로 한 계단식 원통형으로 형성되어, 감속 장치(12)의 일부를 구성함과 함께 후술하는 메카니컬 시일 장치(26)의 고정체를 구성하고 있다.

여기에서, 고정측 하우징(13)은 대경의 플랜지부(13A)를 갖고, 이 플랜지부(13A)는 복수의 볼트(14)를 이용하여 주행 장치 브래킷(10)에 고정되어 있다. 주행 장치 브래킷(10)으로부터 돌출된 고정측 하우징(13)의 선단측에는, 회전측 하우징(15)을 지지하는 하우징 지지부(13B)와, 후술하는 유성 기어 감속 기구(25)의 캐리어(25C)가 결합되는 수 스플라인 부(13C)가 마련되어 있다. 플랜지부(13A)와 하우징 지지부(13B)의 사이에는, 회전측 하우징(15)을 향해 돌출된 원통 돌출부(13D)가 마련되어 있다. 원통 돌출부(13D)는, 하우징 지지부(13B)보다 대경의 계단식 원통형을 이루고 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 원통 돌출부(13D)의 내주측에는 원통형의 고정체측 시일 수용 부위(13E)가 마련되어 있다. 이 고정체측 시일 수용 부위(13E)에는 후술하는 고정체측 철 링(28) 및 고정체측 O링(30)이 수용되어 있다. 고정체측 시일 수용 부위(13E)를 형성하는 고정측 하우징(13)은, 고정체측 경사면(13F)과, 고정체측 안쪽 벽면(13G)과, 고정체측 연장면(13H)을 갖고 있다. 고정체측 경사면(13F)은, 회전측 하우징(15)과의 대향면으로부터 축방향으로 신장하면서 직경 방향 내향으로 경사져 있다. 고정체측 안쪽 벽면(13G)은, 고정체측 경사면(13F)의 안쪽부에 배치되어, 회전측 하우징(15)의 축선(O-O)과 직교하여 내경측으로 뻗어 있다. 고정체측 연장면(13H)은, 고정체측 안쪽 벽면(13G)의 내경측의 단연으로부터 더욱 축방향으로 뻗어 있다.

고정체측 경사면(13F)은, 고정체측 시일 수용 부위(13E)의 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 고정체측 경사면(13F)은, 원통 돌출부(13D) 측으로부터 고정체측 안쪽 벽면(13G)을 향해 내경 치수가 서서히 작아지는 테이퍼면으로서 형성되어 있다. 고정체측 안쪽 벽면(13G)은, 고정체측 시일 수용 부위(13E)의 저부가 되는 것에 의해, 회전측 하우징(15)의 축선(O-O)에 대해서 직교하는 벽면을 형성하고 있다. 고정체측 연장면(13H)의 내주측에는, 후술하는 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)가 배치되어 있다.

회전측 하우징(15)은, 고정측 하우징(13)과의 사이에 후술하는 간극(20)을 형성한 상태로 고정측 하우징(13)에 대해서 회전 가능하게 마련되어 있다. 회전측 하우징(15)은, 감속 장치(12)의 일부를 구성함과 함께, 후술하는 메카니컬 시일 장치(26)의 회전체를 구성하고 있다. 회전측 하우징(15)은, 축선(O-O)을 중심으로 하여 덮개를 갖는 원통형으로 형성되어, 그 내부에 유성 기어 감속 기구(23, 24, 25)를 수용하는 것이다. 여기에서, 회전측 하우징(15)은, 계단식 원통형의 지지 통체(15A)와, 원통형의 링 기어(15B)와, 원판형의 덮개체(15C)를 포함하여 구성되어 있다. 지지 통체(15A)는, 후술하는 베어링(17)을 개재하여 고정측 하우징(13)의 하우징 지지부(13B)에 지지되어 있다. 또, 지지 통체(15A)의 외주측에는, 플랜지부(15A1)가 마련되어 있다. 링 기어(15B)는, 지지 통체(15A)에 볼트(16)를 이용하여 고정되며, 내주측에 내치(內齒)(15B1, 15B2)가 형성되어 있다. 덮개체(15C)는, 링 기어(15B)를 덮고 있다.

여기에서, 회전측 하우징(15)에는, 지지 통체(15A)의 플랜지부(15A1)의 내경측으로부터 고정측 하우징(13)을 향해 돌출된 계단식 원통형의 원통 돌출부(15D)가 마련되어 있다. 원통 돌출부(15D)는, 고정측 하우징(13)에 회전측 하우징(15)을 장착한 상태로, 고정측 하우징(13)의 원통 돌출부(13D)와 약간의 간극을 갖고 대면하는 것이다.

원통 돌출부(15D)의 내주측에는, 원통형의 회전체측 시일 수용 부위(15E)가 마련되어 있다. 회전체측 시일 수용 부위(15E)에는, 후술하는 회전체측 철 링(29) 및 회전체측 O링(32)이 수용되어 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 회전체측 시일 수용 부위(15E)를 형성하는 회전측 하우징(15)은, 회전체측 경사면(15F)과, 회전체측 안쪽 벽면(15G)과, 회전체측 연장면(15H)을 갖고 있다. 회전체측 경사면(15F)은, 고정측 하우징(13)과의 대향면으로부터 축방향으로 신장하면서 직경 방향 내향으로 경사져 있다. 회전체측 안쪽 벽면(15G)은, 회전체측 경사면(15F)의 안쪽부에 배치되어, 회전측 하우징(15)의 축선(O-O)과 직교하여 내경측으로 뻗어 있다. 회전체측 연장면(15H)은, 회전체측 안쪽 벽면(15G)의 내경측의 단연으로부터 더욱 축방향으로 뻗어 있다.

회전체측 경사면(15F)은, 회전체측 시일 수용 부위(15E)의 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 회전체측 경사면(15F)은, 원통 돌출부(15D) 측으로부터 회전체측 안쪽 벽면(15G)을 향해 내경 치수가 서서히 작아지는 테이퍼면으로서 형성되어 있다. 회전체측 안쪽 벽면(15G)은, 회전체측 시일 수용 부위(15E)의 저부가 되는 것에 의해, 회전측 하우징(15)의 축선(O-O)에 대해서 직교하는 벽면을 형성하고 있다. 회전체측 연장면(15H)의 내주측에는, 후술하는 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)가 배치되어 있다. 회전측 하우징(15)의 지지 통체(15A)의 내주측은, 고정측 하우징(13)의 하우징 지지부(13B)에 베어링(17)을 개재하여 회전 가능하게 장착되어 있다. 지지 통체(15A)의 플랜지부(15A1)에는, 복수의 볼트(18)를 이용하여 구동륜(스프로킷)(19)이 고정되어 있다.

축방향의 간극(20)은, 고정측 하우징(13)의 원통 돌출부(13D)의 축방향 단면(13J)과, 회전측 하우징(15)의 원통 돌출부(15D)의 축방향 단면(15J)의 사이에, 전체 둘레에 걸쳐 환형으로 형성되어 있다. 또, 간극(20)보다 직경 방향의 외측에는 래비린스(21)가 형성되어 있다. 래비린스(21)는, 간극(20)에 연통하는 종단면이 크랭크형의 미로를 형성하여, 토사 등이 간극(20) 내에 침입하는 것을 억제하는 것이다.

회전축(22)은, 회전측 하우징(15) 내에 마련되어, 유압 모터(11)의 회전 출력을 도출하는 것이다. 회전측 하우징(15)의 축선(O-O)은, 회전축(22)의 축중심과 일치하고 있다. 회전축(22)의 기단측은 유압 모터(11)의 출력축에 연결되고, 회전축(22)의 선단측은 링 기어(15B) 내를 축방향으로 신장하고 있다. 회전축(22)의 선단부는, 덮개체(15C)의 근방에 위치하고, 이 선단부에는 후술하는 선기어(23A)가 일체 형성되어 있다.

회전측 하우징(15) 내에는, 3단의 유성 기어 감속 기구(23, 24, 25)가 마련되어 있다. 이것들 3단의 유성 기어 감속 기구(23, 24, 25)는, 유압 모터(11)의 회전을 3단 감속하고, 회전측 하우징(15)의 플랜지부(15A1)에 장착된 구동륜(19)을 큰 토크로 회전시키는 것이다.

여기에서, 1단째의 유성 기어 감속 기구(23)는, 회전축(22)의 선단부에 일체 형성된 선기어(23A)와, 복수의 유성 기어(23B)(1개만 도시)와, 캐리어(23C)를 포함하여 구성되어 있다. 각 유성 기어(23B)는, 선기어(23A)와 링 기어(15B)의 내치(15B1)에 맞물려, 선기어(23A)의 주위를 자전하면서 공전한다. 캐리어(23C)는, 각 유성 기어(23B)를 회전 가능하게 지지하고 있다. 그리고, 1단째의 유성 기어 감속 기구(23)는, 선기어(23A)의 회전을 감속하여, 각 유성 기어(23B)의 공전을 캐리어(23C)를 개재하여 2단째의 선기어(24A)에 전달한다.

2단째의 유성 기어 감속 기구(24)는, 회전축(22)에 느슨하게 감합(嵌合)된 상태로 1단째의 캐리어(23C)에 스플라인 결합된 원통형의 선기어(24A)와, 복수의 유성 기어(24B)(1개만 도시)와, 캐리어(24C)를 포함하여 구성되어 있다. 각 유성 기어(24B)는, 선기어(24A)와 링 기어(15B)의 내치(15B1)에 맞물려, 선기어(24A)의 주위를 자전하면서 공전한다. 캐리어(24C)는, 각 유성 기어(24B)를 회전 가능하게 지지하고 있다. 그리고, 2단째의 유성 기어 감속 기구(24)는, 선기어(24A)의 회전을 감속하여, 각 유성 기어(24B)의 공전을 캐리어(24C)를 개재하여 3단째의 선기어(25A)에 전달한다.

3단째의 유성 기어 감속 기구(25)는, 회전축(22)에 느슨하게 감합된 상태로 2단째의 캐리어(24C)에 스플라인 결합된 원통형의 선기어(25A)와, 복수의 유성 기어(25B)(1개만 도시)와, 캐리어(25C)를 포함하여 구성되어 있다. 각 유성 기어(25B)는, 선기어(25A)와 링 기어(15B)의 내치(15B2)에 맞물려, 선기어(25A)의 주위를 자전하면서 공전한다. 캐리어(25C)는, 각 유성 기어(25B)를 회전 가능하게 지지하고 있다.

3단째의 캐리어(25C)는, 고정측 하우징(13)의 수 스플라인 부(13C)에 스플라인 결합되어 있다. 따라서, 캐리어(25C)에 지지된 각 유성 기어(25B)의 공전은, 링 기어(15B)의 내치(15B2)를 개재하여 회전측 하우징(15)에 전달된다. 이로써, 회전측 하우징(15)은, 유성 기어 감속 기구(23, 24, 25)에 의해 3단 감속된 상태로, 고정측 하우징(13)에 대해서 회전하는 구성으로 되어 있다. 이것들 각 유성 기어 감속 기구(23, 24, 25), 베어링(17) 등은, 회전측 하우징(15) 내에 충전된 윤활유(L)에 의해 윤활되는 구성으로 되어 있다.

다음으로, 본 실시형태에 이용되는 메카니컬 시일 장치(26)에 대해 설명한다.

메카니컬 시일 장치(26)는 주행 장치(9)에 마련되어, 각 유성 기어 감속 기구(23, 24, 25), 베어링(17) 등을 윤활하는 윤활유(L)를, 회전측 하우징(15) 내에 봉지하는 것이다. 여기에서, 메카니컬 시일 장치(26)는, 고정체로서의 고정측 하우징(13)과, 회전체로서의 회전측 하우징(15)과, 플로팅 시일(27)을 구비하고 있다. 플로팅 시일(27)은, 고정측 하우징(13)과 회전측 하우징(15)의 사이에 형성된 축방향의 간극(20)을 시일하는 것이다. 플로팅 시일(27)은, 후술하는 고정체측 철 링(28), 회전체측 철 링(29), 고정체측 O링(30), 회전체측 O링(32)을 포함하여 구성되어 있다.

고정체측 철 링(28)은, 고정측 하우징(13)에 마련된 고정체측 시일 수용 부위(13E)(고정체측 경사면(13F)보다 직경 방향의 내측)에 배치되어 있다. 고정체측 철 링(28)은, 회전체측 철 링(29)과 쌍을 이루는 것에 의해, 예를 들면 내마모성, 내식성에 우수한 철계 금속재료를 이용하여 원통형으로 형성되어 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 고정체측 철 링(28)은, 외주면인 경사면(28A)과, 대경 플랜지부(28B)와, 소경 플랜지부(28C)를 포함하여 구성되어 있다. 경사면(28A)은, 고정체측 O링(30)을 사이에 두고 고정측 하우징(13)의 고정체측 경사면(13F)과 대면하고 있다. 대경 플랜지부(28B)는, 후술하는 고정체측 O링(30)으로부터 축방향으로 이간해 경사면(28A)으로부터 간극(20) 근방(회전측 하우징(15) 측)의 부위에 형성되어 있다. 소경 플랜지부(28C)는, 경사면(28A)을 사이에 두고 대경 플랜지부(28B)와는 축방향의 반대측에 위치하고, 대경 플랜지부(28B)보다 소경으로 형성되어 있다.

고정체측 철 링(28)의 경사면(28A)은, 대경 플랜지부(28B)로부터 소경 플랜지부(28C)를 향해 외경 치수가 서서히 작아지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 이 경사면(28A)은, 대경 플랜지부(28B) 측의 시단부인 대경측 시단(28A1)과, 소경 플랜지부(28C) 측의 시단부인 소경측 시단(28A2)의 사이에 형성되어 있다. 고정체측 철 링(28)의 대경 플랜지부(28B)는, 경사면(28A)의 회전측 하우징(15) 측의 단부로부터 전체 둘레에 걸쳐 직경 방향 외향으로 연장 돌출되어 있다. 이 대경 플랜지부(28B)는, 고정체측 철 링(28)과 고정체측 O링(30)을 고정체측 시일 수용 부위(13E)에 수용한 상태로 고정체측 O링(30)으로부터 축방향으로 이간하여, 고정체측 O링(30)에 대해서 비접촉으로 되어 있다. 대경 플랜지부(28B)의 축방향 단면은, 환형의 평탄면으로 이루어지는 시일면(28D)과 시일면(28D)으로부터 직경 방향 내향으로 경사진 테이퍼면(28D1)을 갖고 있다(도 4 참조).

고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)는, 대경 플랜지부(28B)와는 축방향의 반대측의 단부로부터 전체 둘레에 걸쳐 직경 방향 외향으로 연장 돌출되어 있다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)의 외경 치수(D1)는, 고정체측 연장면(13H)의 내경 치수(D2)보다 작게(D1<D2) 설정되어 있다. 소경 플랜지부(28C)는, 고정측 하우징(13)의 고정체측 연장면(13H)의 내주측에 배치되고, 소경 플랜지부(28C)의 외주면(28C1)과 고정체측 연장면(13H)의 내주면 사이에는 미소한 직경 방향 간극(A)이 형성되어 있다(도 3 참조). 또, 경사면(28A)의 소경측 시단(28A2)과 소경 플랜지부(28C)의 외주면(28C1)의 사이, 즉, 도 3 중의 치수(C)로 나타내는 범위는, 경사면(28A)과 소경 플랜지부(28C)의 사이를 매끄럽게 연속시키는 원호면(28F)으로 되어 있다.

여기에서, 고정측 하우징(13)의 고정체측 안쪽 벽면(13G)은, 고정체측 O링(30)과의 사이에 후술하는 공간(31)을 확보한 상태로, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)의 축방향 단면(28E)보다 대경 플랜지부(28B) 측에 가까운 위치에 배치되어 있다. 구체적으로는, 고정측 하우징(13)의 고정체측 안쪽 벽면(13G)은, 소경 플랜지부(28C)의 외주면(28C1) 중 경사면(28A) 측에 위치하는 경사면측 시단(28G)과 경사면(28A)의 소경측 시단(28A2)의 사이의 치수(C)의 범위에 배치되어 있다. 따라서, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)는, 고정체측 안쪽 벽면(13G)과 소경 플랜지부(28C)의 축방향 단면(28E)의 사이의 축방향 길이(B)의 범위에서, 고정측 하우징(13)의 고정체측 연장면(13H)과 중첩되어 있다.

회전체측 철 링(29)은, 회전측 하우징(15)에 마련된 회전체측 시일 수용 부위(15E)(고정체측 경사면(13F)보다 직경 방향의 내측)에 배치되어 있다. 회전체측 철 링(29)도, 고정체측 철 링(28)과 동일한 철계 금속재료를 이용하여 원통형으로 형성되며, 외주면인 경사면(29A)과, 대경 플랜지부(29B)와, 소경 플랜지부(29C)를 포함하여 구성되어 있다. 경사면(29A)은, 회전체측 O링(32)을 사이에 두고 회전측 하우징(15)의 회전체측 경사면(15F)과 대면하고 있다. 대경 플랜지부(29B)는, 후술하는 회전체측 O링(32)으로부터 축방향으로 이간해 경사면(29A)으로부터 간극(20) 근방(고정측 하우징(13) 측)의 부위에 형성되어 있다. 소경 플랜지부(29C)는, 경사면(29A)을 사이에 두고 대경 플랜지부(29B)와는 축방향의 반대측에 형성되어 있다.

회전체측 철 링(29)의 경사면(29A)은, 대경 플랜지부(29B)로부터 소경 플랜지부(29C)를 향해 외경 치수가 서서히 작아지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 회전체측 철 링(29)의 대경 플랜지부(29B)는, 경사면(29A)의 고정측 하우징(13) 측의 단부로부터 전체 둘레에 걸쳐 직경 방향 외향으로 연장 돌출되어 있다. 이 대경 플랜지부(29B)는, 회전체측 철 링(29)과 회전체측 O링(32)을 회전체측 시일 수용 부위(15E)에 수용한 상태로 회전체측 O링(32)으로부터 축방향으로 이간하여, 회전체측 O링(32)에 대해서 비접촉으로 되어 있다. 대경 플랜지부(29B)의 축방향 단면은, 환형의 평탄면으로 이루어지는 시일면(29D)과 시일면(29D)으로부터 직경 방향 내향으로 서서히 경사진 테이퍼면(29D1)을 갖고 있다(도 4 참조).

회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)는, 경사면(29A) 중 대경 플랜지부(29B)와는 축방향의 반대측의 단부로부터 전체 둘레에 걸쳐 직경 방향 외향으로 연장 돌출되어 있다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)의 외경 치수(D1')는, 회전체측 연장면(15H)의 내경 치수(D2')보다 작게(D1'<D2') 설정되어 있다. 소경 플랜지부(29C)는, 회전측 하우징(15)의 회전체측 연장면(15H)의 내주측에 배치되며, 소경 플랜지부(29C)의 외주면(29C1)과 회전체측 연장면(15H)의 내주면 사이에는 미소한 직경 방향 간극(A')이 형성되어 있다(도 3 참조). 또, 경사면(29A)의 소경측 시단(29A2)과 소경 플랜지부(29C)의 외주면(29C1)의 사이, 즉, 도 3 중의 치수(C')로 나타내는 범위는, 경사면(29A)과 소경 플랜지부(29C)의 사이를 매끄럽게 연속시키는 원호면(29F)으로 되어 있다.

여기에서, 회전측 하우징(15)의 회전체측 안쪽 벽면(15G)은, 회전체측 O링(32)과의 사이에 후술하는 공간(33)을 확보한 상태로, 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)의 축방향 단면(29E)보다 대경 플랜지부(29B) 측에 가까운 위치에 배치되어 있다. 구체적으로는, 회전측 하우징(15)의 회전체측 안쪽 벽면(15G)은, 소경 플랜지부(29C)의 외주면(29C1) 중 경사면(29A) 측에 위치하는 경사면측 시단(29G)과 경사면(29A)의 소경측 시단(29A2)의 사이의 치수(C')의 범위에 배치되어 있다. 따라서, 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)는, 회전체측 안쪽 벽면(15G)과 소경 플랜지부(29C)의 축방향 단면(29E)의 사이의 축방향 길이(B')의 범위에서 회전측 하우징(15)의 회전체측 연장면(15H)과 중첩되어 있다.

고정체측 O링(30)은, 고정측 하우징(13)의 고정체측 경사면(13F)과 고정체측 철 링(28)의 경사면(28A)의 사이에 마련되어 있다. 고정체측 O링(30)은, 회전체측 O링(32)과 쌍을 이루는 것에 의해, 예를 들면 니트릴 고무, 아크릴 고무, 불소 고무 등의 내유성을 갖는 고무 재료를 이용하여 형성되어 있다. 이 고정체측 O링(30)은, 선경(직경)이 10mm~13mm인 원형의 단면 형상을 갖는 환형으로 형성되어 있다. 고정체측 O링(30)은, 고정측 하우징(13)의 고정체측 경사면(13F)과 고정체측 철 링(28)의 사이를 시일함과 함께, 고정체측 철 링(28)을 회전체측 철 링(29)을 향해 축방향으로 가압한다.

여기에서, 고정측 하우징(13)의 고정체측 시일 수용 부위(13E) 내에 빙괴 등이 퇴적되어 있지 않은 상태(고정체측 O링(30)이 빙괴 등에 의해 가압되지 않는 상태)에서는, 고정측 하우징(13)의 고정체측 안쪽 벽면(13G)과 고정체측 O링(30)의 사이에는, 축방향의 공간(31)이 확보되고 있다. 따라서, 유압 셔블(1)이 장기에 걸쳐 가동하는 것에 의해 고정체측 시일 수용 부위(13E) 내에 빙괴 등이 퇴적될 때까지의 사이는, 고정체측 O링(30)은, 고정체측 안쪽 벽면(13G)에 대해서 비접촉 상태를 보지(保持)한다. 이로 인하여, 고정체측 O링(30)의 탄성력에 의해 고정체측 철 링(28)에 대해서 횡방향(회전체측 철 링(29)을 향하는 방향)의 하중이 과대하게 부여되지 않는다. 따라서, 고정체측 철 링(28)의 시일면(28D)을, 회전체측 철 링(29)의 시일면(29D)에 대해서 적당한 면압으로 접접시킬 수 있다.

그리고, 고정체측 O링(30)은, 고정체측 시일 수용 부위(13E) 내에 퇴적된 빙괴 등에 의해 축방향으로 가압되면, 고정체측 철 링(28)의 경사면(28A)을 따라 소경 플랜지부(28C) 측으로 이동한다. 이로써, 도 6에 나타내는 바와 같이, 고정체측 O링(30)은, 고정측 하우징(13)의 고정체측 안쪽 벽면(13G)에 당접한다. 이 경우, 고정체측 안쪽 벽면(13G)은, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)의 외주면(28C1)의 경사면측 시단(28G)보다 대경 플랜지부(28B) 측에 가까운 위치에 배치되어 있다. 이로써, 고정체측 O링(30)의 일부가 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)의 외주면(28C1)에 올라앉는 것을 억제할 수 있는 구성으로 되어 있다.

회전체측 O링(32)은, 회전측 하우징(15)의 회전체측 경사면(15F)과 회전체측 철 링(29)의 경사면(29A)의 사이에 마련되어 있다. 회전체측 O링(32)도, 고정체측 O링(30)과 같은 고무 재료를 이용하여 환형으로 형성되어 있다. 회전체측 O링(32)은, 회전측 하우징(15)의 회전체측 경사면(15F)과 회전체측 철 링(29)의 사이를 시일함과 함께, 회전체측 철 링(29)을 고정체측 철 링(28)을 향해 축방향으로 가압한다.

여기에서, 회전측 하우징(15)의 회전체측 시일 수용 부위(15E) 내에 빙괴 등이 퇴적되어 있지 않은 상태(회전체측 O링(32)이 빙괴 등에 의해 가압되지 않는 상태)에서는, 회전측 하우징(15)의 회전체측 안쪽 벽면(15G)과 회전체측 O링(32)의 사이에는, 축방향의 공간(33)이 확보되고 있다. 따라서, 유압 셔블(1)이 장기에 걸쳐 가동하는 것에 의해 회전체측 시일 수용 부위(15E) 내에 빙괴 등이 퇴적될 때까지의 사이는, 회전체측 O링(32)은, 회전체측 안쪽 벽면(15G)에 대해서 비접촉 상태를 보지한다. 이로 인하여, 회전체측 O링(32)의 탄성력에 의해 회전체측 철 링(29)에 대해서 횡방향(고정체측 철 링(28)을 향하는 방향)의 하중이 과대하게 부여되지 않는다. 따라서, 회전체측 철 링(29)의 시일면(29D)을, 고정체측 철 링(28)의 시일면(28D)에 대해서 적당한 면압으로 접접시킬 수 있다.

그리고, 회전체측 O링(32)은, 회전체측 시일 수용 부위(15E) 내에 퇴적된 빙괴 등에 의해 축방향으로 가압되면, 회전체측 철 링(29)의 경사면(29A)을 따라 소경 플랜지부(29C) 측으로 이동한다. 이로써, 도 6에 나타내는 바와 같이, 회전체측 O링(32)은, 회전측 하우징(15)의 회전체측 안쪽 벽면(15G)에 당접한다. 이 경우, 회전체측 안쪽 벽면(15G)은, 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)의 외주면(29C1)의 경사면측 시단(29G)보다 대경 플랜지부(29B) 측에 가까운 위치에 배치되어 있다. 이로써, 회전체측 O링(32)의 일부가 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)의 외주면(29C1)에 올라앉는 것을 억제할 수 있는 구성으로 되어 있다.

여기에서, 고정체측 O링(30) 및 회전체측 O링(32)은, 메카니컬 시일 장치(26)의 조립 초기에는 영구 변형이나 열화가 없기 때문에, 압부력(押付力)(탄성력)이 크지만, 경시적으로 영구 변형이나 열화가 진행되는 것에 의해 압부력은 저하되어 간다. 고정체측 O링(30) 및 회전체측 O링(32)의 영구 변형이나 열화가 작은 조립 초기에 있어서, 고정체측 O링(30)이 고정체측 안쪽 벽면(13G)에 당접함과 함께 회전체측 O링(32)이 회전체측 안쪽 벽면(15G)에 당접한 경우에는, 고정체측 철 링(28)의 시일면(28D)과 회전체측 철 링(29)의 시일면(29D)의 사이의 마찰력이 증대한다. 이로써, 고정체측 철 링(28)의 시일면(28D)과 회전체측 철 링(29)의 시일면(29D)이 소부(燒付)되거나, 고정체측 O링(30) 및 회전체측 O링(32)이 열 열화를 일으킨다.

이로 인하여, 도 3에 나타내는 바와 같이, 고정체측 안쪽 벽면(13G)은, 고정체측 O링(30)과의 사이에 축방향의 공간(31)을 확보한 상태로, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)의 경사면측 시단(28G)보다 대경 플랜지부(28B) 측에 가까운 위치에 배치되어 있다. 마찬가지로, 회전체측 안쪽 벽면(15G)은, 회전체측 O링(32)과의 사이에 축방향의 공간(33)을 확보한 상태로, 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)의 경사면측 시단(29G)보다 대경 플랜지부(29B) 측에 가까운 위치에 배치되어 있다.

한편, 고정측 하우징(13)의 고정체측 시일 수용 부위(13E) 내에 퇴적된 빙괴 등에 의해 고정체측 O링(30)이 가압되고, 회전측 하우징(15)의 회전체측 시일 수용 부위(15E) 내에 퇴적된 빙괴 등에 의해 회전체측 O링(32)이 가압될 때까지는 긴 시간이 경과한다. 이로 인하여, 고정체측 O링(30) 및 회전체측 O링(32)은, 영구 변형이나 열화가 진행되는 것에 의해 압부력이 저하한다. 여기에서, 도 6에 나타내는 바와 같이, 고정체측 O링(30)은, 고정체측 시일 수용 부위(13E)에 퇴적된 빙괴 등에 가압되는 것에 의해, 고정체측 안쪽 벽면(13G)에 당접한다. 한편, 회전체측 O링(32)은, 회전체측 시일 수용 부위(15E)에 퇴적된 빙괴 등에 가압되는 것에 의해, 회전체측 안쪽 벽면(15G)에 당접한다. 그러나, 고정체측 O링(30)과 회전체측 O링(32)의 압부력은, 경시적으로 저하(열화)하므로, 고정체측 철 링(28)의 시일면(28D)과 회전체측 철 링(29)의 시일면(29D)의 사이의 마찰력이 증대하는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 고정체측 철 링(28)의 시일면(28D)과 회전체측 철 링(29)의 시일면(29D)이 소부되거나, 고정체측 O링(30) 및 회전체측 O링(32)이 열 열화를 일으키는 것을 억제할 수 있는 구성으로 되어 있다.

한편, 본 실시형태에서는, 고정체측 O링(30) 및 회전체측 O링(32)의 선경을 10mm~13mm로 한 경우에, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)의 외주면(28C1)과 고정측 하우징(13)의 고정체측 연장면(13H)의 내주면 사이에 형성되는 직경 방향 간극(A)과, 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)의 외주면(29C1)과 회전측 하우징(15)의 회전체측 연장면(15H)의 내주면 사이에 형성되는 직경 방향 간극(A')은, 각각 0.5mm 이상 1.5mm 이하의 범위로 설정되어 있다. 즉, 직경 방향 간극(A, A')은, 하기 수학식 1의 범위로 설정되어 있다.

[수학식 1]

여기에서, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)의 외주면(28C1)과 고정측 하우징(13)의 고정체측 연장면(13H)의 내주면 사이의 직경 방향 간극(A)과, 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)의 외주면(29C1)과 회전측 하우징(15)의 회전체측 연장면(15H)의 내주면 사이의 직경 방향 간극(A')을, 0.5mm 이상 1.5mm 이하의 범위로 설정한 이유에 대해 설명한다.

먼저, 메카니컬 시일 장치(26)의 조립시에, 고정체측 철 링(28) 및 회전체측 철 링(29)의 중심이 회전측 하우징(15)의 축선(O-O)에 대해서 편심했을 때의 편심량의 허용값은 0.5mm이다. 이로 인하여, 상기 직경 방향 간극(A)과 상기 직경 방향 간극(A')의 하한값은 0.5mm로 설정되어 있다.

한편, 10mm~13mm의 선경을 갖는 고정체측 O링(30)이 고정측 하우징(13)의 고정체측 안쪽 벽면(13G)에 눌려졌을 때에, 이 고정체측 O링(30)이 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C) 측으로 밀려나오지 않는 허용값은 1.5mm이다. 마찬가지로, 회전체측 O링(32)이 회전측 하우징(15)의 회전체측 안쪽 벽면(15G)에 눌려졌을 때에, 이 회전체측 O링(32)이 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C) 측으로 밀려나오지 않는 허용값은 1.5mm이다. 이로 인하여, 상기 직경 방향 간극(A)과 상기 직경 방향 간극(A')의 상한값은 1.5mm로 설정되어 있다. 이 상한값은, 고정체측 O링(30)에 의해 가압되는 고정체측 철 링(28)의 시일면(28D)과, 회전체측 O링(32)에 의해 가압되는 회전체측 철 링(29)의 시일면(29D)의 사이에, 도 4에 나타내는 적정한 접접면(34)을 형성할 수 있는 허용값이기도 하다.

또, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)가, 고정측 하우징(13)의 고정체측 연장면(13H)의 내주면에 대해서 직경 방향에서 중첩하는 축방향 길이(B)와, 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)가, 회전측 하우징(15)의 회전체측 연장면(15H)의 내주면에 대해서 직경 방향에서 중첩하는 축방향 길이(B')는, 각각 2.5mm 이상 3.5mm 이하의 범위로 설정되어 있다. 즉, 축방향 길이(B, B')는, 하기 수학식 2의 범위로 설정되어 있다.

[수학식 2]

여기에서, 고정측 하우징(13)의 고정체측 안쪽 벽면(13G)과 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)의 축방향 단면(28E)의 사이의 축방향 길이(B)와, 회전측 하우징(15)의 회전체측 안쪽 벽면(15G)과 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)의 축방향 단면(29E)의 사이의 축방향 길이(B')를, 2.5mm 이상 3.5mm 이하의 범위로 설정한 이유에 대해 설명한다.

먼저, 10mm~13mm의 선경을 갖는 고정체측 O링(30) 및 회전체측 O링(32)을 구비한 메카니컬 시일 장치(26)의 조립시에, 고정체측 철 링(28) 및 회전체측 철 링(29)이 축방향으로 치우치는 양(치우침량)은, 각각 최대 약 1.0mm이다. 또, 회전측 하우징(15)이 회전할 때에 고정체측 철 링(28) 및 회전체측 철 링(29)이 축방향으로 요동하는 양(요동량)은, 각각 최대 약 0.5mm이다. 또, 빙괴 등에 의해 고정체측 O링(30) 및 회전체측 O링(32)이 축방향으로 가압되는 것에 의해, 고정체측 철 링(28) 및 회전체측 철 링(29)이 축방향으로 치우치는 양의 증가분(치우침 증가량)은, 각각 최대 약 0.5mm이다.

상기 설명한 점에 근거하여, 치우침량 1.0mm와, 요동량 0.5mm와, 치우침 증가량 0.5mm을 합산한다. 또한, 고정측 하우징(13)의 고정체측 안쪽 벽면(13G)과 고정체측 연장면(13H)이 교차하는 각부의 모따기 형상, 회전측 하우징(15)의 회전체측 안쪽 벽면(15G)과 회전체측 연장면(15H)이 교차하는 각부의 모따기 형상 등을 고려하는 것에 의해, 상기 축방향 길이(B)와 상기 축방향 길이(B')의 하한값은, 각각 2.5mm로 설정되어 있다. 한편, 고정체측 철 링(28) 및 회전체측 철 링(29)의 강성을 고려하는 것에 의해, 상기 축방향 길이(B)와 상기 축방향 길이(B')의 상한값은, 각각 3.5mm로 설정되어 있다.

본 실시형태에 의한 메카니컬 시일 장치(26)는 상기 설명한 것과 같은 구성을 갖는 것에 의해, 이 메카니컬 시일 장치(26)를 구비한 주행 장치(9)를 조립할 때에는, 예를 들면 도 5에 나타내는 바와 같이, 고정체측 O링(30)을, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C) 측의 경사면(28A)에 장착한다. 그리고, 이 고정체측 철 링(28)과 고정체측 O링(30)을, 고정측 하우징(13)의 고정체측 시일 수용 부위(13E) 내에 삽입한다. 한편, 회전체측 O링(32)을, 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C) 측의 경사면(29A)에 장착한다. 그리고, 이 회전체측 철 링(29)과 회전체측 O링(32)을, 회전측 하우징(15)의 회전체측 시일 수용 부위(15E) 내에 삽입한다.

이 상태로, 회전측 하우징(15)을, 고정측 하우징(13)의 하우징 지지부(13B)에 베어링(17)을 개재하여 조립한다. 이로써, 고정체측 철 링(28)의 시일면(28D)과 회전체측 철 링(29)의 시일면(29D)이 당접하여, 고정체측 철 링(28)과 회전체측 철 링(29)은 서로 축방향으로 가압된다. 이로써, 고정체측 O링(30)은, 고정측 하우징(13)의 고정체측 경사면(13F)과 고정체측 철 링(28)의 경사면(28A)의 사이에서 가압되어 변형되고, 서서히 고정체측 안쪽 벽면(13G) 측으로 이동한다. 한편, 회전체측 O링(32)은, 회전측 하우징(15)의 회전체측 경사면(15F)과 회전체측 철 링(29)의 경사면(29A)의 사이에서 가압되어 변형되고, 서서히 회전체측 안쪽 벽면(15G) 측으로 이동한다.

주행 장치(9)의 조립이 종료되면, 고정측 하우징(13)의 원통 돌출부(13D)와 회전측 하우징(15)의 원통 돌출부(15D)의 사이에는, 소정의 간극(20)과 래비린스(21)가 형성된다. 이 때, 도 3에 나타내는 바와 같이, 고정체측 O링(30)은, 고정측 하우징(13)의 고정체측 안쪽 벽면(13G)과의 사이에 축방향의 공간(31)을 유지한 상태로, 고정측 하우징(13)의 고정체측 경사면(13F)과 고정체측 철 링(28)의 경사면(28A)의 사이에 배치된다. 한편, 회전체측 O링(32)은, 회전측 하우징(15)의 회전체측 안쪽 벽면(15G)과의 사이에 축방향의 공간(33)을 유지한 상태로, 회전측 하우징(15)의 회전체측 경사면(15F)과 회전체측 철 링(29)의 경사면(29A)의 사이에 배치된다.

주행 장치(9)를 조립한 상태로 유압 모터(11)를 회전시키면, 유압 모터(11)의 회전이 감속 장치(12)의 유성 기어 감속 기구(23, 24, 25)에 의해 3단 감속되어, 회전측 하우징(15)에 전달된다. 이로써, 회전측 하우징(15)이 큰 토크로 회전하고, 이 회전측 하우징(15)에 고정한 구동륜(19)과 유동륜(6)에 권회된 무한궤도(8)가 구동되어, 유압 셔블(1)을 주행시킬 수 있다.

유압 셔블(1)의 주행시에 있어서, 메카니컬 시일 장치(26)의 회전체측 철 링(29)은 회전측 하우징(15)과 일체로 회전한다. 이 회전체측 철 링(29)의 시일면(29D)이, 고정체측 철 링(28)의 시일면(28D)에 접접하는 것에 의해, 회전측 하우징(15)과 고정측 하우징(13)의 사이를 액밀하게 시일할 수 있다. 이로써, 회전측 하우징(15) 내에 윤활유(L)가 봉지되어, 이 윤활유(L)에 의해 베어링(17), 유성 기어 감속 기구(23, 24, 25) 등을 적정하게 윤활할 수 있어, 회전측 하우징(15)을 원활히 회전시킬 수 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 고정측 하우징(13)의 고정체측 안쪽 벽면(13G)과 고정체측 O링(30)의 사이에 공간(31)이 유지되고 있는 상태에서는, 고정체측 O링(30)의 탄성력에 의해, 고정체측 철 링(28)의 경사면(28A)에 대해서 수직 방향으로 하중 F가 작용한다. 한편, 회전측 하우징(15)의 회전체측 안쪽 벽면(15G)과 회전체측 O링(32)의 사이에 공간(33)이 유지되고 있는 상태에서는, 회전체측 O링(32)의 탄성력에 의해, 회전체측 철 링(29)의 경사면(29A)에 대해서 수직 방향으로 하중 F'가 작용한다.

고정체측 철 링(28)에 작용하는 하중 F는, 수평 분력 F1과 연직 분력 F2로 나누어지며, 회전체측 철 링(29)에 작용하는 하중 F'는, 수평 분력 F1'과 연직 분력 F2'로 나뉜다. 이로 인하여, 하중 F의 수평 분력 F1과 하중 F'의 수평 분력 F1'에 의해, 고정체측 철 링(28)의 시일면(28D)과 회전체측 철 링(29)의 시일면(29D)이 적당한 면압을 갖고 접접한다.

한편, 고정체측 철 링(28)에 대해서 하중 F의 연직 분력 F2가 작용하는 것에 의해, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)는, 내경측으로 변형된다. 또, 회전체측 철 링(29)에 대해서 하중 F'의 연직 분력 F2'가 작용하는 것에 의해, 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)는, 내경측으로 변형된다. 이로 인하여, 도 4에 나타내는 바와 같이, 고정체측 철 링(28)의 시일면(28D)과 테이퍼면(28D1)이 교차하는 능선 부분과, 회전체측 철 링(29)의 시일면(29D)과 테이퍼면(29D1)이 교차하는 능선 부분은 큰 면압을 갖고 서로 접접하여, 평활한 접접면(34)이 형성된다. 따라서, 회전측 하우징(15)이 회전하는 것에 의해, 고정체측 철 링(28)의 시일면(28D)과 회전체측 철 링(29)의 시일면(29D)에 형성된 접접면(34)에 윤활유(L)가 침입하여, 유막이 형성된다.

이 경우, 도 4에 있어서, 접접면(34)을 사이에 두고 고정체측 철 링(28)의 시일면(28D)과 회전체측 철 링(29)의 시일면(29D)이 이루는 직경 방향의 외측(도 4 중의 상측의) 각도와, 접접면(34)을 사이에 두고 고정체측 철 링(28)의 테이퍼면(28D1)과 회전체측 철 링(29)의 테이퍼면(29D1)이 이루는 직경 방향의 내측(도 4 중의 하측의) 각도에는, 각도차가 있다. 이로 인하여, 이 양방의 각도차에 의해 접접면(34)에 형성되는 유막에는, 압력 구배가 형성된다. 이 결과, 고정체측 철 링(28) 및 회전체측 철 링(29)의 외측이 부압(負壓)이 되어, 회전측 하우징(15) 내의 윤활유(L)를 외부로 새어나가지 않게 봉지할 수 있다.

여기에서, 장기에 걸쳐 유압 셔블(1)이 가동하는 동안에, 고정측 하우징(13)의 고정체측 시일 수용 부위(13E), 및 회전측 하우징(15)의 회전체측 시일 수용 부위(15E)에는 토사가 침입하여, 이 토사는 플로팅 시일(27)의 주위에 서서히 퇴적된다. 또, 한랭지에 있어서는, 플로팅 시일(27)의 주위에 퇴적된 토사가 동결하는 것에 의해, 플로팅 시일(27)의 주위에 동토가 퇴적된다. 플로팅 시일(27)의 주위에 퇴적된 동토는, 회전측 하우징(15)이 고정측 하우징(13)에 대해서 회전할 때에 부서져 빙괴가 된다. 이 빙괴는, 회전측 하우징(15)의 회전에 수반해 이동, 응집하는 것에 의해 고정체측 O링(30) 및 회전체측 O링(32)을 축방향으로 가압한다. 이로써, 고정체측 O링(30)은, 고정체측 철 링(28)의 경사면(28A)을 따라 소경 플랜지부(28C) 측으로 이동하고, 회전체측 O링(32)은, 회전체측 철 링(29)의 경사면(29A)을 따라 소경 플랜지부(29C) 측으로 이동한다.

이 때, 도 6에 나타내는 바와 같이, 고정체측 O링(30)은, 고정측 하우징(13)의 고정체측 안쪽 벽면(13G)에 당접하는 것에 의해 그 이상의 소경 플랜지부(28C) 측으로의 이동이 제한된다. 또, 회전체측 O링(32)은, 회전측 하우징(15)의 회전체측 안쪽 벽면(15G)에 당접하는 것에 의해 그 이상의 소경 플랜지부(29C) 측으로의 이동이 제한된다. 따라서, 고정체측 O링(30)이, 고정측 하우징(13)의 고정체측 연장면(13H)과 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C) 사이의 간극 내로 밀려나오도록 변형되었다고 해도, 소경 플랜지부(28C)의 외주면(28C1)에 올라앉는 것을 억제할 수 있다. 마찬가지로, 회전체측 O링(32)이, 회전측 하우징(15)의 회전체측 연장면(15H)과 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C) 사이의 간극 내로 밀려나오도록 변형되었다고 해도, 소경 플랜지부(29C)의 외주면(29C1)에 올라앉는 것을 억제할 수 있다.

이 결과, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)에 대해, 고정체측 O링(30)의 탄성력에 의해 직경 방향 내향의 하중이 부여되는 것을 억제할 수 있다. 또, 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)에 대해, 회전체측 O링(32)의 탄성력에 의해 직경 방향 내향의 하중이 부여되는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 고정체측 O링(30)으로부터 고정체측 철 링(28)에 작용하는 직경 방향의 하중과, 회전체측 O링(32)으로부터 회전체측 철 링(29)에 작용하는 직경 방향의 하중의 밸런스를 양호하게 유지할 수 있어, 플로팅 시일(27)의 시일성을 장기에 걸쳐 적정하게 유지할 수 있다.

이 경우, 도 7에 나타내는 바와 같이, 고정체측 안쪽 벽면(13G)에 당접한 고정체측 O링(30)은, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)에는 올라앉지 않지만, 소경 플랜지부(28C)와 경사면(28A)의 사이의 원호면(28F)에는 올라앉는다. 이로 인하여, 고정체측 철 링(28)의 경사면(28A)에 대해서 하중 F가 작용함과 함께, 원호면(28F)에 대해 직경 방향 내향의 하중 F3이 작용한다. 마찬가지로, 회전체측 O링(32)은, 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)와 경사면(29A)의 사이의 원호면(29F)에 올라앉는다. 이로 인하여, 회전체측 철 링(29)의 경사면(29A)에 대해서 하중 F'가 작용함과 함께, 원호면(29F)에 대해 직경 방향 내향의 하중 F3'이 작용한다. 이로 인하여, 서로 접접하는 고정체측 철 링(28)과 회전체측 철 링(29)의 축선은, 회전측 하우징(15)의 축선(O-O)에 대해, 각각 편심하게 된다.

그러나, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)는, 고정측 하우징(13)의 고정체측 연장면(13H)보다 직경 방향의 내측에 배치되고, 고정체측 연장면(13H)에 대해 축방향 길이(B)의 범위에서 중첩되어 있다. 또, 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)는, 회전측 하우징(15)의 회전체측 연장면(15H)보다 직경 방향의 내측에 배치되고, 회전체측 연장면(15H)에 대해 축방향 길이(B')의 범위에서 중첩되어 있다. 이로 인하여, 고정체측 철 링(28)과 회전체측 철 링(29)의 축선이, 회전측 하우징(15)의 축선(O-O)에 대해서 편심했다고 해도, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)의 외주면(28C1)이, 고정체측 연장면(13H)의 내주면에 당접하고, 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)의 외주면(29C1)이, 회전체측 연장면(15H)의 내주면에 당접하는 것에 의해, 편심량을 제한할 수 있다.

이와 같이, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)가, 고정체측 연장면(13H)의 내주면에 당접하고, 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)가, 회전체측 연장면(15H)의 내주면에 당접한다. 이로써, 고정체측 철 링(28)과 회전체측 철 링(29)의 축선이, 회전측 하우징(15)의 축선(O-O)에 대해서 크게 편심하는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 도 4에 나타내는 바와 같이, 고정체측 철 링(28)의 시일면(28D)과 회전체측 철 링(29)의 시일면(29D)에 평활한 접접면(34)을 형성할 수 있고, 이 접접면(34)에 유막이 형성되는 것에 의해, 플로팅 시일(27)의 시일성을 확보할 수 있다.

다음으로, 본 실시형태에 의한 메카니컬 시일 장치(26)와, 도 8 내지 도 10에 나타내는 비교예에 의한 메카니컬 시일 장치(101)의 차이에 대해 설명한다.

비교예에 의한 메카니컬 시일 장치(101)는, 본 실시형태에 의한 메카니컬 시일 장치(26)와 마찬가지로, 고정측 하우징(13')과, 회전측 하우징(15')과, 고정체측 철 링(28)과, 회전체측 철 링(29)과, 고정체측 O링(30)과, 회전체측 O링(32)을 포함하여 구성되어 있다. 그러나, 비교예에 의한 메카니컬 시일 장치(101)는, 고정측 하우징(13')의 고정체측 안쪽 벽면(13G')이, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)의 축방향 단면(28E)과 거의 동일 평면상에 배치되어 있다. 즉, 소경 플랜지부(28C)는, 고정체측 연장면(13H')의 직경 방향의 내측에 배치되어 있지 않다. 또, 회전측 하우징(15')의 회전체측 안쪽 벽면(15G')이, 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)의 축방향 단면(29E)과 거의 동일 평면상에 배치되어 있다. 즉, 소경 플랜지부(29C)는, 회전체측 연장면(15H')의 직경 방향의 내측에 배치되어 있지 않다. 이러한 점에서, 비교예에 의한 메카니컬 시일 장치(101)는, 본 실시형태에 의한 메카니컬 시일 장치(26)와는 다르다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 비교예에 의한 메카니컬 시일 장치(101)에 있어서는, 고정체측 O링(30)이, 고정체측 시일 수용 부위(13E) 내에 퇴적된 빙괴 등에 의해 가압되는 것에 의해, 고정측 하우징(13')의 고정체측 안쪽 벽면(13G')에 당접한다. 마찬가지로, 회전체측 O링(32)이, 회전체측 시일 수용 부위(15E) 내에 퇴적된 빙괴 등에 의해 가압되는 것에 의해, 회전측 하우징(15')의 회전체측 안쪽 벽면(15G')에 당접한다.

이 경우, 고정측 하우징(13')의 고정체측 안쪽 벽면(13G')은, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)의 축방향 단면(28E)과 거의 동일 평면상에 배치되어 있다. 이로 인하여, 도 10에 나타내는 바와 같이, 고정체측 O링(30)은, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)와 고정측 하우징(13)의 고정체측 연장면(13H')의 사이에 형성된 간극 내로 밀려나오도록 변형되어, 소경 플랜지부(28C)의 외주면에 올라앉게 된다. 따라서, 고정체측 철 링(28)의 경사면(28A)에 대해서 하중 F가 작용하고, 원호면(28F)에 대해서 하중 F3이 작용함과 함께, 소경 플랜지부(28C)에 대해 직경 방향 내향의 하중 F4가 작용한다. 이 결과, 고정체측 철 링(28)과 회전체측 철 링(29)의 직경 방향의 하중 밸런스가 무너져, 고정체측 철 링(28)과 회전체측 철 링(29)이 편심한다. 이로써, 고정체측 철 링(28)의 시일면(28D)과 회전체측 철 링(29)의 시일면(29D)의 사이에 유막을 형성할 수 없어, 양호한 시일성을 유지할 수 없게 된다.

이에 대해, 본 실시형태에 의한 메카니컬 시일 장치(26)에 의하면, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)는, 고정측 하우징(13)의 고정체측 연장면(13H)보다 직경 방향의 내측에 배치되어 있다. 또, 고정측 하우징(13)의 고정체측 안쪽 벽면(13G)은, 소경 플랜지부(28C)의 외주면(28C1)의 경사면측 시단(28G)보다 대경 플랜지부(28B) 측에 가까운 위치에 배치되어 있다. 구체적으로는, 고정체측 안쪽 벽면(13G)은, 소경 플랜지부(28C)의 외주면(28C1)의 경사면측 시단(28G)과 경사면(28A)의 소경측 시단(28A2)의 사이의 범위(C)에 배치되어 있다. 마찬가지로, 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)가 회전측 하우징(15)의 회전체측 연장면(15H)보다 직경 방향의 내측에 배치되어 있다. 또, 회전측 하우징(15)의 회전체측 안쪽 벽면(15G)은, 소경 플랜지부(29C)의 외주면(29C1)의 경사면측 시단(29G)보다 대경 플랜지부(29B) 측에 가까운 위치에 배치되어 있다. 구체적으로는, 회전체측 안쪽 벽면(15G)은, 소경 플랜지부(29C)의 외주면(29C1)의 경사면측 시단(29G)과 경사면(29A)의 소경측 시단(29A2)의 사이의 범위(C')에 배치되어 있다.

이로 인하여, 고정측 하우징(13)의 고정체측 시일 수용 부위(13E) 내에 퇴적된 빙괴 등이 고정체측 O링(30)을 축방향으로 가압하는 것에 의해, 고정체측 O링(30)이 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C) 측으로 이동했다고 해도, 고정체측 O링(30)은 고정체측 안쪽 벽면(13G)에 당접한다. 이로써, 고정체측 O링(30)의 소경 플랜지부(28C) 측으로의 이동을 제한할 수 있다. 마찬가지로, 회전측 하우징(15)의 회전체측 시일 수용 부위(15E) 내에 퇴적된 빙괴 등이 회전체측 O링(32)을 축방향으로 가압하는 것에 의해, 회전체측 O링(32)이 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C) 측으로 이동했다고 해도, 회전체측 O링(32)은 회전체측 안쪽 벽면(15G)에 당접한다. 이로써, 회전체측 O링(32)의 소경 플랜지부(29C) 측으로의 이동을 제한할 수 있다.

따라서, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)의 외주면(28C1)에 고정체측 O링(30)이 올라앉는 것을 억제하여, 소경 플랜지부(28C)에 직경 방향 내향의 하중이 부여되는 것을 억제할 수 있다. 마찬가지로, 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)의 외주면(29C1)에 회전체측 O링(32)이 올라앉는 것을 억제하여, 소경 플랜지부(29C)에 직경 방향 내향의 하중이 부여되는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 고정체측 철 링(28) 및 회전체측 철 링(29)에 작용하는 직경 방향의 하중의 밸런스를 양호하게 유지할 수 있고, 고정체측 철 링(28)의 시일면(28D)과 회전체측 철 링(29)의 시일면(29D)의 시일성을 장기에 걸쳐 적정하게 유지할 수 있다.

또, 고정체측 철 링(28)의 경사면(28A)은, 대경 플랜지부(28B) 측에 위치하는 대경측 시단(28A1)과 소경 플랜지부(28C) 측에 위치하는 소경측 시단(28A2)의 사이에 형성되어 있다. 또, 고정측 하우징(13)의 고정체측 안쪽 벽면(13G)은, 소경 플랜지부(28C)의 외주면(28C1)의 경사면측 시단(28G)과 경사면(28A)의 소경측 시단(28A2)의 사이의 범위(C)에 배치되어 있다. 이로써, 소경 플랜지부(28C)의 축방향 단면(28E)은, 고정체측 안쪽 벽면(13G)의 안쪽부에 마련된 고정체측 연장면(13H)의 길이의 범위 내에 배치되어 있다. 마찬가지로, 회전체측 철 링(29)의 경사면(29A)은, 대경 플랜지부(29B) 측에 위치하는 대경측 시단(29A1)과 소경 플랜지부(29C) 측에 위치하는 소경측 시단(29A2)의 사이에 형성되어 있다. 또, 회전측 하우징(15)의 회전체측 안쪽 벽면(15G)은, 소경 플랜지부(29C)의 외주면(29C1)의 경사면측 시단(29G)과 경사면(29A)의 소경측 시단(29A2)의 사이의 범위(C')에 배치되어 있다. 이로써, 소경 플랜지부(29C)의 축방향 단면(29E)은, 회전체측 안쪽 벽면(15G)의 안쪽부에 마련된 회전체측 연장면(15H)의 길이의 범위 내에 배치되어 있다.

이로써, 고정체측 철 링(28)과 회전체측 철 링(29)의 축선이, 회전측 하우징(15)의 축선(O-O)에 대해서 편심했다고 해도, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)의 외주면(28C1)은, 고정체측 연장면(13H)의 내주면에 당접한다. 또, 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)의 외주면(29C1)은, 회전체측 연장면(15H)의 내주면에 당접한다. 이 결과, 고정체측 철 링(28)과 회전체측 철 링(29)이 크게 편심하는 것을 억제하여, 고정체측 철 링(28)의 시일면(28D)과 회전체측 철 링(29)의 시일면(29D)에 평활한 접접면(34)을 형성할 수 있다. 따라서, 고정체측 철 링(28)의 시일면(28D)과 회전체측 철 링(29)의 시일면(29D)의 시일성을 양호하게 유지할 수 있다.

또, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)의 외주면(28C1)과 고정측 하우징(13)의 고정체측 연장면(13H)의 내주면 사이의 직경 방향 간극(A)과, 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)의 외주면(29C1)과 회전측 하우징(15)의 회전체측 연장면(15H)의 내주면 사이의 직경 방향 간극(A')은, 0.5mm 이상 1.5mm 이하의 범위로 설정되어 있다.

이로써, 메카니컬 시일 장치(26)의 조립시에 있어서의 고정체측 철 링(28)의 편심을 허용하면서, 고정측 하우징(13)의 고정체측 안쪽 벽면(13G)에 눌려진 고정체측 O링(30)이, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C) 측으로 밀려나오는 것을 억제할 수 있다. 마찬가지로, 회전체측 철 링(29)의 편심을 허용하면서, 회전측 하우징(15)의 회전체측 안쪽 벽면(15G)에 눌려진 회전체측 O링(32)이, 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C) 측으로 밀려나오는 것을 억제할 수 있다.

또, 고정측 하우징(13)의 고정체측 안쪽 벽면(13G)과 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)의 축방향 단면(28E)의 사이의 축방향 길이(B)와, 회전측 하우징(15)의 회전체측 안쪽 벽면(15G)과 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)의 축방향 단면(29E)의 사이의 축방향 길이(B')는, 2.5mm 이상 3.5mm 이하의 범위로 설정되어 있다.

이로써, 상기 설명한 메카니컬 시일 장치(26)의 조립시에 있어서의 고정체측 철 링(28) 및 회전체측 철 링(29)의 치우침량, 회전측 하우징(15)의 회전시에 있어서의 고정체측 철 링(28) 및 회전체측 철 링(29)의 요동량, 고정체측 O링(30) 및 회전체측 O링(32)이 축방향으로 가압되었을 때의 치우침 증가량 등을 허용할 수 있다. 또한, 고정체측 철 링(28) 및 회전체측 철 링(29)이 편심한 경우에는, 고정체측 철 링(28)의 소경 플랜지부(28C)를 고정체측 연장면(13H)의 내주면에 당접시켜, 회전체측 철 링(29)의 소경 플랜지부(29C)를 회전체측 연장면(15H)의 내주면에 당접시킬 수 있다. 이 결과, 고정체측 철 링(28)과 회전체측 철 링(29)이 크게 편심하는 것을 억제할 수 있다.

또, 실시형태에서는, 유압 셔블(1)의 주행 장치(9)에 탑재된 메카니컬 시일 장치(26)에 적용한 경우를 예시하고 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들면 유압 셔블(1)의 유동륜(6), 하측 안내 롤러(7) 등의 회전 기구에 탑재되는 시일 장치에 널리 적용할 수 있다.

13 고정측 하우징(고정체)
13E 고정체측 시일 수용 부위
13F 고정체측 경사면
13G 고정체측 안쪽 벽면
13H 고정체측 연장면
15 회전측 하우징(회전체)
15E 회전체측 시일 수용 부위
15F 회전체측 경사면
15G 회전체측 안쪽 벽면
15H 회전체측 연장면
20 간극
26 메카니컬 시일 장치
27 플로팅 시일
28 고정체측 철 링
28A, 29A 경사면
28A1, 29A1 대경측 시단
28A2,29A2 소경측 시단
28B, 29B 대경 플랜지부
28C, 29C 소경 플랜지부
28C1, 29C1 외주면
28D, 29D 시일면
28E, 29E 축방향 단면
28G, 29G 경사면측 시단
29 회전체측 철 링
30 고정체측 O링
31, 33 공간
32 회전체측 O링

Claims (4)

1. 축선(O-O)을 중심으로 한 원통체로 이루어지고 내부에 고정체측 시일 수용 부위를 갖는 고정체와, 축선(O-O)을 중심으로 한 원통체로 이루어지고 내부에 회전체측 시일 수용 부위를 갖고 상기 고정체에 대해서 회전 가능하게 마련된 회전체와, 상기 고정체와 상기 회전체의 사이에 형성된 축방향의 간극을 시일하는 플로팅 시일을 구비하며,
   상기 플로팅 시일은,
   상기 고정체측 시일 수용 부위와 상기 회전체측 시일 수용 부위에 각각 축방향에서 대면해 배치되어 서로 접접하는 시일면을 갖는 한 쌍의 원통형의 철 링과,
   상기 한 쌍의 철 링 중 상기 고정체측의 철 링의 외주면과 상기 고정체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 고정체의 내주면 사이 및 상기 회전체측의 철 링의 외주면과 상기 회전체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 회전체의 내주면 사이에 각각 마련된 한 쌍의 O링으로 이루어지고,
   상기 한 쌍의 철 링의 외주면은,
   상기 O링을 사이에 두고 상기 고정체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 고정체의 내주면과 대면하는 부위와 상기 회전체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 회전체의 내주면과 대면하는 부위에 각각 형성되어, 축방향으로 신장하면서 직경 방향 내향으로 경사진 경사면과,
   상기 O링으로부터 축방향으로 이간해 상기 경사면보다 상기 간극측에 형성되어, 축방향 단면이 상기 시일면이 된 대경 플랜지부와,
   상기 경사면을 사이에 두고 상기 대경 플랜지부와는 반대측에 형성된 소경 플랜지부를 포함하여 구성되고,
   상기 고정체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 고정체의 내주면은,
   축방향으로 신장하면서 직경 방향 내향으로 경사져, 상기 고정체측의 철 링의 상기 경사면과 대면한 고정체측 경사면과,
   상기 고정체측 경사면의 안쪽부에 배치되어, 상기 회전체의 축선과 직교하여 내경측으로 뻗어 있는 고정체측 안쪽 벽면과,
   상기 고정체측 안쪽 벽면의 내경측의 단연으로부터 축방향으로 연장된 고정체측 연장면을 갖고,
   상기 회전체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 회전체는,
   축방향으로 신장하면서 직경 방향 내향으로 경사져, 상기 회전체측의 철 링의 상기 경사면과 대면한 회전체측 경사면과,
   상기 회전체측 경사면의 안쪽부에 배치되어, 상기 회전체의 축선과 직교하여 내경측으로 뻗어 있는 회전체측 안쪽 벽면과,
   상기 회전체측 안쪽 벽면의 내경측의 단연으로부터 축방향으로 연장된 회전체측 연장면을 갖고,
   상기 한 쌍의 철 링의 상기 소경 플랜지부는, 상기 고정체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 고정체측 연장면 및 상기 회전체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 회전체측 연장면보다 직경 방향의 내측에 각각 배치되어 있고,
   상기 고정체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 고정체측 안쪽 벽면은, 상기 O링과의 사이에 축방향의 공간을 확보한 상태로 상기 고정체측의 철 링의 상기 소경 플랜지부의 축방향 단면보다 상기 대경 플랜지부측에 가까운 위치에 배치되고,
   상기 회전체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 회전체측 안쪽 벽면은, 상기 O링과의 사이에 축방향의 공간을 확보한 상태로 상기 회전체측의 철 링의 상기 소경 플랜지부의 축방향 단면보다 상기 대경 플랜지부측에 가까운 위치에 배치되어 있는 메카니컬 시일 장치에 있어서,
   상기 고정체측에 위치하는 상기 철 링의 상기 경사면은, 상기 대경 플랜지부측에 위치하는 대경측 시단과 상기 소경 플랜지부측에 위치하는 소경측 시단의 사이에 형성되고,
   상기 회전체 측에 위치하는 상기 철 링의 상기 경사면은, 상기 대경 플랜지부측에 위치하는 대경측 시단과 상기 소경 플랜지부측에 위치하는 소경측 시단의 사이에 형성되며,
   상기 고정체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 고정체측 안쪽 벽면은, 상기 소경 플랜지부의 외주면 중 상기 경사면측에 위치하는 경사면측 시단과 상기 경사면의 상기 소경측 시단의 사이의 범위에 배치되고,
   상기 회전체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 회전체측 안쪽 벽면은, 상기 소경 플랜지부의 외주면 중 상기 경사면측에 위치하는 경사면측 시단과 상기 경사면의 상기 소경측 시단의 사이의 범위에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 메카니컬 시일 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 고정체측의 철 링의 상기 소경 플랜지부의 외주면과 상기 고정체측 연장면의 내주면 사이의 직경 방향 간극, 및 상기 회전체측의 철 링의 상기 소경 플랜지부의 외주면과 상기 회전체측 연장면의 내주면 사이의 직경 방향 간극은, 0.5mm 이상 1.5mm 이하의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 메카니컬 시일 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 고정체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 고정체측 안쪽 벽면과 상기 고정체측의 철 링의 상기 소경 플랜지부의 축방향 단면 사이의 축방향 길이, 및 상기 회전체측 시일 수용 부위를 형성하는 상기 회전체측 안쪽 벽면과 상기 회전체측의 철 링의 상기 소경 플랜지부의 축방향 단면 사이의 축방향 길이는, 2.5mm 이상 3.5mm 이하의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 메카니컬 시일 장치.

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