KR20060004973A

KR20060004973A - 베어링 시일 및 회동장치

Info

Publication number: KR20060004973A
Application number: KR1020057020742A
Authority: KR
Inventors: 히로시 야마모토; 류우스케 코무라; 준 마루야마
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 2003-05-02
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2006-01-16
Also published as: JPWO2004097234A1; US7914209B2; KR101120494B1; WO2004097234A1; US20090146383A1; GB0523158D0; JP4918258B2; GB2416815B; GB2416815A; US20090148089A1; US20060245674A1; US7748907B2; US7513690B2

Abstract

반경방향으로 변위되기 쉬운 외측 시일과, 반경방향으로 신장되지 않는 링상 강성부로서의 내측 링과, 시일 립을 갖는 내측 시일과, 외측 시일의 외주부에 배치한 외측 링에 의해 베어링 시일을 구성하고, 내측 시일의 스프링 정수를 외측 시일의 스프링 정수보다 크게 했다. 링상 강성부를 경계로 해서 내측 시일과 핀의 시일성이 확보되고, 핀의 반경방향으로의 변위시에는 링상 강성부가 내측 시일을 통해 핀의 변위에 추종해서 일체적으로 변위되어, 링상 강성부의 변위를 외측 시일에 의해 흡수할 수 있다.

Description

베어링 시일 및 회동장치{BEARING SEAL AND SWING DEVICE}

본 발명은 주로 유압셔블 등의 건설기계에 있어서의 핀힌지 조인트에 사용하는 베어링 시일에 관한 것이다.

건설기계의 유압셔블에 있어서는, 붐과 암, 암과 버킷은 핀에 의해 요동 가능하게 연결되어 있다.

이렇게 핀으로 연결된 부분, 즉 핀힌지 조인트에 있어서는, 일반적으로, 그 핀과 보스 사이에 그리스 등의 윤활유를 충전해서 원활하게 요동시킴과 아울러, 금속접촉에 의한 마모, 이음발생을 방지하도록 하고 있다.

또한 핀과 보스 사이에 외부로부터의 토사 등이 침입하는 것을 방지함과 아울러, 핀과 보스간의 간극으로부터 윤활유가 누출되어 버리는 것을 방지하기 위해서, 레이디얼(radial) 립시일이라고 불리는 베어링 시일이 사용되고 있다.

이 베어링 시일으로서는, 예를 들면 미국특허 제5,380,016호에 개시된 것이 알려져 있다.

이 공보에 기재된 베어링 시일은, 도43에 나타낸 바와 같이 플렉스 링이라고 불리는 외측 시일(1)과, 텐션 링이라고 불리는 내측 링(2)과, 시일 링이라고 불리는 내측 시일(3)을 구비하고 있다. 외측 시일(1)을 보스(4)에 끼워넣음과 아울러, 내측 시일(3)을 핀(5)에 접하도록 부착하고 있다.

상술한 베어링 시일에 있어서는 외측 시일(1)의 외주에 마운팅이라고 불리는 고정용 고리(6)를 장착하여 보스(4)에 끼워넣기 쉽게 하고 있다.

상술한 특허문헌에 기재된 베어링 시일에 있어서는, 내측 시일(3)을 핀(5)에 장착할 때에 내측 링(2)을 반경방향으로 늘려서 확경하고, 그 수축에 의한 체결력으로 내측 시일(3)을 핀(5)에 압접하고 있다. 이것에 의해, 내측 시일(3)에 큰 반경방향의 면압(즉, 시일 면압), 예를 들면 20N/cm의 면압을 발생시키도록 하고 있다.

이 때문에, 내측 링(2)으로서는, 큰 인장계수, 예를 들면 300∼14,000MPa의 인장계수와, 큰 신장, 예를 들면 적어도 5%의 신장을 갖는 재료가 사용되고 있다.

상술한 바와 같이, 내측 링(2)에 의한 체결력으로 내측 시일(3)에 시일 면압을 발생시키고 있기 때문에, 내측 시일(3)에는 시일 립(3a)과 스태빌라이저 립(3b)의 2개의 시일 립을 설치함으로써, 시일성을 향상시키는 것이 필요하게 되고 있다.

즉, 시일 립을 1개만으로 형성하면, 내측 링(2)은 폭방향(핀(5)의 축방향)에 있어서 균등하게 수축되지 않고, 시일 립의 경사가 발생하여 핀(5)에 바르게 압접하지 않게 되어 시일성이 악화된다. 이 때문에, 상술한 바와 같이 스태빌라이저 립(3b)을 추가해서 형성함으로써 내측 링(2)을 폭방향에 있어서 균등하게 수축시켜 시일 립이 핀(5)에 바르게 압접해서 통상시의 시일성을 좋게 하고 있다.

상술한 바와 같이 내측 시일(3)이 시일 립(3a)과 스태빌라이저 립(3b)을 갖고 있으므로, 핀(5)과 보스(4)가 상대적으로 회전했을 때에는, 시일 립(3a)과 스태 빌라이저 립(3b)의 2개소에서 마찰력이 발생하여, 그 마찰력은 큰 것으로 된다.

이 큰 마찰력에 대항하기 위해서 외측 시일(1)의 강도를 높이고 있다. 즉, 마찰력이 커지면, 핀(5)과 보스(4)가 상대적으로 회전했을 때, 외측 시일(1)에 큰 회전력이 작용하게 된다. 이 때문에, 외측 시일(1)의 강도가 약하면 외측 시일(1)이 파손되어 버리는 일이 있으므로, 상술한 바와 같이 외측 시일(1)의 강도를 높여서 외측 시일(1)이 파손되지 않도록 하고 있다.

상술한 보스(4)와 핀(5) 사이에는 간극이 있어 충격에 의한 진동이 작용했을 때 등에는, 핀(5)은 동 간극분 만큼 반경방향으로 이동할 수 있게 된다.

이 핀(5)의 반경방향의 이동(변위)에 따라서 내측 시일(3)도 반경방향으로 변위되면, 시일성이 손상되는 일이 없다. 그러나, 상술한 바와 같이 내측 시일(3)은 내측 링(2)의 체결력으로 핀(5)에 압접하고 있으며, 또한, 외측 시일(1)의 강도가 높고 반경방향으로 변위되기 어려운 구성으로 되어 있기 때문에, 핀(5)의 반경방향으로의 변위에 추종해서 내측 시일(3)이 반경방향으로 변위될 수 없는 구성으로 되어 있다.

이 때문에, 핀(5)의 반경방향의 변위에 의해, 내측 시일(3)의 시일 립(3a)과 핀(5) 사이에는 간극이 생겨 버려 시일성이 저하되어 시일부로부터 토사가 침입하거나 윤활유가 누출된다.

즉, 유압셔블 등의 건설기계에 있어서의 충격에 의한 진동은 커서, 그 핀힌지 조인트에 사용한 베어링 시일에 있어서는, 핀(5)은 고속으로 반경방향으로 반복해서 변위되게 된다.

한편, 핀(5)이 반경방향의 한쪽(예를 들면 도43에서 상방)측으로 변위되면, 외측 시일(1)은 변위되기 어려우므로 내측 시일(3), 내측 링(2)의 반경방향의 한쪽(예를 들면 도43에서 상반부)측이 핀(5)에 의해 압압되어서 변위되게 된다. 이 때, 내측 시일(3), 내측 링(2)의 반경방향의 다른쪽(예를 들면 도43에서 하반부)측은 핀(5)의 변위가 빠른 데다가, 외측 시일(1)은 변위되기 어려운 것에 의해 핀(5)의 변위에 추종하는 것이 늦어 시일 립(3a)의 핀(5)에 대한 압접상태가 무너져서 시일 립(3a)과 핀(5)이 떨어지게 된다.

이들과 더불어, 상기 특허문헌에 나타내는 종래의 베어링 시일에서는, 통상시의 시일성은 좋지만, 충격에 의한 진동이 작용했을 때에는 시일성이 저하되어 버리는 문제가 있었다.

이 타입의 내측 시일을 갖는 시일에 있어서는, 그리스 주입시에 그리스가 내측 시일과 핀 사이로부터 누출되는 것이 어려워서 그리스 주입 종료의 확인이 불가능하게 되는 문제가 있었다.

또한 시일성이 저하되면 토사가 침입하기 쉬워져서 윤활유가 누출되어 버리므로, 핀힌지 조인트의 내구성이 저하되어 버리는 문제나, 윤활유를 빈번하게 보급하지 않으면 안되다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 상술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 통상시의 시일성이 좋고, 또한 충격에 의한 진동이 작용했을 때에도 시일성이 악화되는 것을 방지할 수 있고, 또한 그리스 등이 바르게 주입된 것을 알 수 있는 베어링 시일을 제공하는 것이다.

(1)청구항1에 따른 발명은, 베어링 시일에 있어서, 외측 시일과, 링상 강성부와, 탄성체로 이루어지는 내측 시일을 구비하고, 상기 링상 강성부는 상기 외측 시일과 내측 시일 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 본원 발명에 있어서의 링상 강성부란, 내측 링으로서 독립된 부재의 경우 뿐만 아니라, 외측 시일 및/또는 내측 시일을 구성하는 부재의 일부의 링 지름방향의 두께를 두껍게 하거나, 또는 부재의 일부를 변질시켜서 경질화한 경우의 외측 시일 또는 내측 시일의 일부를 포함하는 것이다.

이 발명에 의하면, 반경방향으로 신장되지 않는 링상 강성부의 내측에 탄성체의 내측 시일을 설치하고 있으므로, 베어링 시일을 축에 장착하는 경우, 내측 시일은 링상 강성부에 지지되어 축방향으로 시일 면압을 발생시킬 수 있다.

따라서, 내측 시일을 핀(축부)에 바르게 압접하는 것이 가능해져서, 통상시에 있어서의 시일성을 양호하게 유지할 수 있다.

이것에 의해, 베어링에 지지되는 축부에 베어링 시일을 장착했을 때, 축부와 내측 시일의 접촉 부분에 간극이 생기는 것을 방지할 수 있어, 외부로부터 토사 등이 침입하거나, 간극으로부터 그리스 등의 윤활유가 누출되어 버리는 것을 방지할 수 있다.

(2)청구항2에 따른 발명은, 베어링 시일에 있어서, 외측 시일과, 링상 강성부와, 탄성체로 이루어지는 내측 시일을 구비하고, 상기 링상 강성부는 적어도 어느 한쪽에 접하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

이 발명에 의해서도, 상술과 같은 작용 및 효과를 가질 수 있다.

(3)청구항3에 따른 발명은, 베어링 시일에 있어서, 외측 시일과, 링상 강성부와, 탄성체로 이루어지는 내측 시일을 구비하고, 상기 링상 강성부는 적어도 어느 한쪽에 일부 또는 전부가 매설되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

(4)청구항4에 따른 발명은, 청구항1∼청구항3 중 어느 하나에 기재된 베어링 시일에 있어서, 링상 강성부가 내측 시일 및 외측 시일 중 어느 하나를 구성하는 부재의 일부의 링 지름방향의 두께를 두껍게 하거나, 또는 부재의 일부를 변질시켜서 경질화해서 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 링상 강성부로서는, 내측 시일에 있어서의 외측 시일과의 접촉부의 두께를 두껍게 한 구성, 내측 시일에 있어서의 외측 시일과의 접촉부에 있어서의 경도를 열경화처리 등의 적당한 경화수단에 의해 경화시킨 구성, 외측 시일에 있어서의 내측 시일과의 접촉부의 두께를 두껍게 한 구성, 외측 시일에 있어서의 내측 시일과의 접촉부에 있어서의 경도를 열경화처리 등의 적당한 경화수단에 의해 경화시킨 구성 등을 채용할 수 있다.

이 발명에 의하면, 베어링 시일을 내측 시일에 사용하는 재료 및 외측 시일에 사용하는 재료만으로 구성할 수 있으므로, 별도로 링상 강성부용의 재료를 사용하는 일없이 제조할 수 있다.

(5)청구항5에 따른 발명은, 청구항1∼청구항3 중 어느 하나에 기재된 베어링 시일에 있어서, 링상 강성부가 별도의 부재로서 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 별도의 부재로서 구성하는 링상 강성부로서는, 플라스틱, 카본, SPC 등의 재료로 이루어지는 링상 부재를 채용할 수 있다.

또한 별도 부재의 링상 강성부는 내측 시일의 외측 시일과의 접촉부에 내장시키는 구성이나, 내측 시일의 외측 시일과의 접촉부에 샌드위치상으로 끼우는 구성이나, 내측 시일과 외측 시일의 접촉부간에 개재시키는 구성이나, 내측 시일과 외측 시일의 접촉부분에 걸쳐서 배치하는 구성 등을 채용할 수 있다.

이 발명에 의하면, 링상 강성부를 별도의 부재로서 구성함으로써, 베어링에 작용하는 힘에 따라 링상 강성부에 최적의 재료를 선택하는 것이 가능하게 되므로, 링상 강성부를 최적의 것으로 해서 내측 시일의 시일성을 확실하게 유지할 수 있다.

(6)청구항6에 따른 발명은, 청구항1∼청구항5 중 어느 하나에 기재된 베어링 시일에 있어서, 외측 시일이 베어링에 대해서 축부가 지름방향으로 변위했을 때에, 내측 시일의 변형보다 변형이 커지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 외측 시일으로서는, 축부 및 베어링간의 간극치수보다 크고, 장착시에 느슨해짐이 발생하는 시트상 부재를 채용하거나, 축부 및 베어링간의 간극치수의 변화에 따라 신축하는 벨로즈상 부재, 탄성부재를 채용할 수 있다.

이 발명에 의하면, 링상 강성부 자체가 반경방향으로 신장하지 않는 것과, 외측 시일이 내측 시일에 비해서 반경방향으로 변위되기 쉬운 것에 의해, 핀(축)이 보스(베어링)와의 간극분 만큼 반경방향으로 이동했을 때에는, 외측 시일이 핀의 변위에 추종해서 반경방향으로 변위할 수 있다. 따라서, 내측 시일은 핀으로부터 떨어지기 어려워진다.

이들과 더불어, 통상시의 시일성을 양호하게 유지함과 아울러, 충격에 의한 진동이 작용했을 때에도, 시일성이 악화되는 것을 방지할 수 있는 베어링 시일을 제공할 수 있다.

(7)청구항7에 따른 발명은, 청구항6에 기재된 베어링 시일에 있어서, 내측 시일을 구성하는 탄성체의 스프링 정수가 외측 시일의 스프링 정수의 약 5배인 것을 특징으로 한다.

이 발명에 의하면, 내측 시일에 비해서 외측 시일의 쪽이 변형되기 쉬운 재료로 구성되고, 스프링 정수가 내측 시일의 약 5배로 되어 있으므로, 베어링 및 축부간의 변위에 따라 외측 시일이 변형되어 시일성을 유지할 수 있다.

또한 내측 시일에 있어서의 탄성체의 스프링 정수를 외측 시일의 스프링 정수의 약 5배이상으로 함으로써, 핀이 반경방향으로 변위할 때의 변위속도가 2m/S이상으로 된 경우에 있어서도 핀의 변위에 추종시킬 수 있도록 된다.

(8)청구항8에 따른 발명은, 청구항1∼청구항7 중 어느 하나에 기재된 베어링 시일에 있어서, 외측 시일이 탄성체로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 발명에 의하면, 외측 시일이 탄성체로 구성되어 있는 것에 의해, 베어링과 축부의 상대 회전시에, 외측 시일이 회전에 따라 베어링 및 축부의 간극에 끼거나 하는 일이 없어, 베어링 부분의 회동을 적절하게 확보할 수 있다. 또한 벨로즈상 부재보다 외측 시일을 작게 할 수 있다.

(9)청구항9에 따른 발명은, 청구항1∼청구항8 중 어느 하나에 기재된 베어링 시일에 있어서, 링상 강성부가 베어링에 지지되는 축부에 장착되기 전의 원주의 길이(L)와, 장착후의 원주의 길이(L')의 관계가 L'＜1.05L이 되도록 한 것을 특징으로 한다.

이 발명에 의하면, 링상 강성부의 변형이 5%이내로 억제되어 있으므로, 링상 강성부에 의해 내측 시일의 시일성을 확실하게 유지할 수 있다.

(10)청구항10에 따른 발명은, 청구항1∼청구항9 중 어느 하나에 기재된 베어링 시일에 있어서, 링상 강성부의 지름방향과는 직교하는 방향의 단면의 폭치수(W)가 내측 시일의 단면의 지름방향의 폭치수(h)의 약 1/2보다 큰 것을 특징으로 한다.

이 발명에 의하면, 핀이 반경방향으로 변위할 때의 변위속도가 2m/s이상이 된 경우에 있어서도 핀의 변위에 추종시킬 수 있게 된다.

(11)청구항11에 따른 발명은, 청구항1∼청구항10 중 어느 하나에 기재된 베어링 시일에 있어서, 내측 시일이, 베어링에 지지되는 축부에 장착되었을 때에, 상기 축부의 외주면에 대해서 축방향으로 경사지게 접촉하는 시일 립을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

이 발명에 의하면, 시일 립을 경사방향으로 축부에 접촉시킴으로써, 베어링에 대해서 축부가 지름방향으로 변위했을 때, 적당한 가압력으로 접촉시켜서 시일성을 유지할 수 있음과 아울러, 베어링 및 축부의 상대회전시에도 축부와의 사이의 슬라이딩성을 확보해서 상대회전을 원활하게 행할 수 있다.

또한 내측 시일은 주입된 그리스 등의 압력에 의해 반경방향으로 변위되고, 반경방향으로 변위한 접촉부분으로부터 그리스 등을 누출시킬 수 있게 된다. 즉 그리스 등의 주입시에, 그리스 등이 누출되었는지 아닌지를 관찰함으로써 그리스 등이 바르게 주입되고 있는지의 여부를 알 수 있게 된다.

(12)청구항12에 따른 발명은, 청구항1∼청구항10 중 어느 하나에 기재된 베어링 시일에 있어서, 내측 시일이 베어링에 지지되는 축부에 장착되었을 때에, 상기 축부의 외주면을 향하는 선단측을 향해서 점차 폭이 좁아지는 1개의 산형상 단면을 갖는 시일 립을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

이 발명에 의하면, 종래에 있어서의 내측 시일과 같이 시일 립과 스태빌라이저의 2개의 산의 시일 립을 설치하지 않아도 되어, 핀과 보스가 상대적으로 회전했을 때에 있어서의 마찰력을 작게 할 수 있다.

(13)청구항13에 따른 발명은, 청구항1∼청구항12 중 어느 하나에 기재된 베어링 시일이 있어서, 외측 시일을 둘러싸도록 링상으로 구성되는 강성체로 이루어지는 외측 링이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 발명에 의하면, 외측 시일을 둘러싸도록 강성체로 이루어지는 외측 링이 설치됨으로써, 외측 시일의 축부의 축방향변위를 외측 링으로 저지할 수 있으므로, 핀과 보스 사이에 그리스 등을 주입했을 때에, 그 그리스 등에 의해 외측 시일과 함께 내측 시일이 축방향으로 변위되는 일이 없게 된다. 이것은 외측 시일이 그리스 등에 의해 축방향으로 변위됨과 아울러, 내측 시일도 축방향으로 변위되어 버리는 것을 방지할 수 있다.

(14)청구항14에 따른 발명은, 한쪽의 부재에 설치된 축부와, 다른쪽의 부재에 설치되고, 상기 축부를 이 베어링부에서 회동 가능하게 지지하는 베어링과, 베어링면보다 축방향 외측에 장착되고, 상기 베어링면을 포함하는 내부를 외부로부터 차단하는 베어링 시일을 구비한 회동장치로서, 상술한 청구항1∼청구항13 중 어느 하나에 기재된 베어링 시일을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

이 발명에 의하면, 상술한 바와 같이, 축부 및 베어링의 축부 지름방향의 상대적인 변위가 생겨도, 베어링 시일에 의해 내외의 시일성을 확보할 수 있으므로, 회동장치에 있어서, 축부 및 베어링부간에 토사 등이 침입하거나, 간극으로부터 그리스 등의 윤활유가 누출되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 건설기계 등의 붐 및 암이나, 암 및 버킷의 핀힌지 조인트에 바람직하게 사용할 수 있다.

(15)청구항15에 따른 발명은, 청구항14에 기재된 회동장치에 있어서, 베어링부에는, 베어링 시일의 외측에, 상기 베어링 시일의 축방향 변위의 이동을 규제하는 스토퍼부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 스토퍼부재로서는, 베어링의 베어링 시일 장착부분으로부터 축부측으로 돌출되는 플랜지부재나, 베어링부 및 축부간의 간극부분에 설치되는 심 등을 채용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 상기 링상 강성부를 플랜지부재나 심 등의 스토퍼부재에 접촉시킴으로써 외측 시일이나 내측 시일의 축방향변위를 저지할 수 있어, 베어링 시일의 구조의 간소화를 꾀할 수 있다.

도1은, 본 발명의 제1실시형태에 따른 회동장치를 나타내는 단면도이다.

도2는, 상기 실시형태에 따른 베어링 시일의 구조를 나타내는 개요 사시도이다.

도3은, 상기 실시형태에 따른 베어링 시일의 장착상태를 나타내는 단면도이다.

도4는, 상기 실시형태에 따른 베어링 시일의 작용을 설명하기 위한 단면도이다.

도5는, 본 발명의 제2실시형태에 따른 베어링 시일의 구조를 나타내는 단면도이다.

도6은, 본 발명의 제3실시형태에 따른 베어링 시일의 구조를 나타내는 단면도이다.

도7은, 본 발명의 제4실시형태에 따른 베어링 시일의 구조를 나타내는 단면도이다.

도8은, 본 발명의 제5실시형태에 따른 베어링 시일의 구조를 나타내는 단면도이다.

도9는, 상기 실시형태에 따른 베어링 시일의 변형예를 나타내는 모식도이다.

도10은, 상기 실시형태에 따른 베어링 시일의 변형예를 나타내는 모식도이다.

도11은, 상기 실시형태에 따른 베어링 시일의 변형예를 나타내는 모식도이다.

도12는, 상기 실시형태에 따른 베어링 시일의 변형예를 나타내는 모식도이다.

도13은, 본 발명의 제6실시형태에 따른 베어링 시일의 구조를 나타내는 단면도이다.

도14는, 본 발명의 제7실시형태에 따른 베어링 시일의 구조를 나타내는 단면도이다.

도15는, 본 발명의 제8실시형태에 따른 베어링 시일의 구조를 나타내는 단면도이다.

도16은, 본 발명의 제9실시형태에 따른 베어링 시일의 구조를 나타내는 단면도이다.

도17은, 본 발명의 제10실시형태에 따른 베어링 시일의 구조를 나타내는 단면도이다.

도18은, 본 발명의 제11실시형태에 따른 베어링 시일의 구조를 나타내는 단면도이다.

도19는, 본 발명의 제12실시형태에 따른 베어링 시일의 구조를 나타내는 단면도이다.

도20은, 본 발명의 제13실시형태에 따른 베어링 시일의 구조를 나타내는 단면도이다.

도21은, 본 발명의 제14실시형태에 따른 베어링 시일의 구조를 나타내는 단면도이다.

도22는, 본 발명의 제15실시형태에 따른 베어링 시일의 구조를 나타내는 단면도이다.

도23은, 본 발명의 제16실시형태에 따른 내측 링을 사용한 베어링 시일을 나타내는 단면도이다(실시예1).

도24는, 내측 링을 사용한 베어링 시일의 변형예를 나타내는 단면도이다(실시예1).

도25는, 내측 링을 사용한 베어링 시일의 다른 변형예를 나타내는 단면도이다(실시예1).

도26은, 내측 링을 사용한 베어링 시일의 다른 변형예를 나타내는 단면도이다(실시예1).

도27은, 내측 시일에 링상 강성부를 형성한 예를 나타내는 단면도이다(실시예2).

도28은, 내측 시일에 링상 강성부를 형성한 변형예를 나타내는 단면도이다(실시예2).

도29는, 외측 시일에 링상 강성부를 형성한 예를 나타내는 단면도이다(실시예3).

도30은, 외측 시일에 링상 강성부를 형성한 변형예를 나타내는 단면도이다(실시예3).

도31은, 시일 립의 변형예를 나타내는 단면도이다(실시예4).

도32는, 베어링 시일의 사용상태를 설명하는 단면도이다(실시예).

도33은, 금속고리의 사용형태를 나타내는 단면도이다(실시예5).

도34는, 금속고리의 사용형태의 변형예를 나타내는 단면도이다(실시예5).

도35는, 금속고리의 사용형태의 다른 변형예를 나타내는 정면도이다(실시예5).

도36은, 도35의 A-A단면도이다(실시예5).

도37은, 도35의 B-B단면도이다(실시예5).

도38은, 외측 시일의 축방향으로의 변위를 방지하는 다른 예를 나타내는 단면도이다(실시예6).

도39는, 도38의 부분확대도이다(실시예6).

도40은, 스프링 정수비와 시일성의 관계를 나타내는 도면이다(실험예).

도41은, 내측 링 폭/내측 시일 두께의 비와 시일성의 관계를 나타내는 도면이다(실험예).

도42는, 외측 시일의 복원력과 백래시량의 관계를 나타내는 도면이다(실험예).

도43은, 종래예에 있어서의 베어링 시일의 단면도이다(종래예).

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.

(1)제1실시형태

(1-1)회동장치(100)의 전체구성

도1에는 본 발명의 제1실시형태에 따른 회동장치(100)가 나타내어져 있다. 이 회동장치(100)는 유압셔블을 구성하는 붐과 암을 연결하는 핀힌지 조인트로서 사용되고, 예를 들면 한쪽의 부재가 되는 암에는 축부로서의 핀(101)이 설치되고, 다른쪽의 부재가 되는 붐에는 베어링으로서의 보스(102)가 설치되어 있다.

핀(101)은 원기둥상의 강제 재료로 구성되고, 암 끝부에 설치되는 브래킷(103)에 볼트 너트 등에 의해 고정되어 있다.

보스(102)는 이 원기둥상의 핀(101)을 내측에서 끼우는 원통형상의 강제 재료로 구성되고, 보스(102)의 내경은 핀(101)의 외경보다 커서 이들 사이에 간극이 형성되어 있다. 또한 보스(102)의 원통 끝면 개구부분에는 간극을 덮도록 스토퍼부재로서의 심(104)이 설치되어 있다.

이 보스(102)의 원통 내주면의 중앙에는 베어링부(105)가 돌출되며, 이 베어링부(105)의 베어링면에 의해 핀(101)이 지지되어 있다. 그리고, 핀(101)의 외주면이 베어링부(105)의 베어링면에 대해서 슬라이딩함으로써, 붐 및 암사이가 회동한다.

이러한 회동장치(100)에 있어서, 베어링부(105)의 외측이며 심(104)의 내측에는 보스(102)의 내부 원통형상의 공간과 외부공간 사이를 시일하는 베어링 시일(110)이 설치되어 있다. 이 베어링 시일(110)에 의해 시일된 보스(102)의 내부공간에는 그리스 등의 윤활유가 봉입되어 있으며, 봉입된 윤활유가 베어링부(105)의 베어링면 및 축부(101)의 외주면 사이에 들어감으로써, 양자의 슬라이딩성을 향상시켜, 회동장치(100)의 회동을 원활하게 행할 수 있다.

(1-2)베어링 시일(110)의 구조

도2에는, 상술한 베어링 시일(110)의 상세구조가 나타내어져 있다. 이 베어링 시일(110)은 지름이 다른 복수의 링상 부재를 동심원상으로 조합해서 구성되고, 내측으로부터 외측을 향하여 링상의 내측 시일(111), 링상 강성부로서의 내측 링(112), 링상의 외측 시일(113), 및 외측 링(114)을 구비하고, 내측 링(112)은 내측 시일(111) 및 외측 시일(113)의 사이에 형성되어 있다.

내측 시일(111)은 베어링 시일(110)의 축방향을 따라 연장되는 시일 립(111A)과, 시일 립(111A)의 일단으로부터 베어링 시일(100)의 지름방향 외측으로 돌출되는 베이스(111B)를 구비한 단면 대략 L자상으로 구성되고, 이 내측 시일(111)은 예를 들면 우레탄 등의 고분자재료로 이루어지는 탄성체로 구성되고, 폴리우레탄 경도로서 95°이상의 것을 채용할 수 있다.

시일 립(111A)은 베이스(111B)측, 즉 기단측의 링 지름치수가 가장 크게 되어 있고, 베어링 시일(110)의 축방향 선단측을 향해서 점차로 지름치수가 작게 된 대략 원추대상으로 구성되어 있다.

링상 강성부로서의 내측 링(112)은 내측 시일(111)을 둘러싸는 단면 대략 L자상의 링상 부재로서 구성되고, 이 내측 링(112)의 단면 L자의 한쪽의 부분은 상술한 내측 시일(111)의 베이스(111B) 내부에 매설되어 있다. 이 내측 링(112)의 재질로서는 강성이 높은 것을 채용하는 것이 바람직하고, 예를 들면 SPC강 등을 채용할 수 있다. 또, 이 내측 링(112)은 축부(101)에 장착하기 전의 원주길이를 L, 장착후의 원주길이를 L' 라고 하면, L'＜1.05L이 되는 강성을 갖는 것이면, SPC강에 한정되지 않고, 플라스틱, 카본 등 여러가지의 재료를 선택할 수 있다.

외측 시일(113)은 내측 링(112)의 외주를 또한 둘러싸도록 설치되고, 내측 링 고착부(113A), 신축부(113B), 및 외측 링 고착부(113C)를 구비한 단면 대략 C자상으로 구성된다. 이 외측 시일(113)은 상기 내측 시일(111)보다 변형되기 쉬운 탄성체로 구성할 수 있고, NBR 경도 30°이상의 NBR을 사용하는 것이 가능하며, NBR 외에 실리콘 고무, 불소 고무 등의 재료를 이용하여 내구성을 더욱 향상시키는 것도 가능하다. 또, 이 외측 시일(113)의 스프링 정수는 내측 시일(112)의 약 5배의 값으로서 설정되어 있다.

내측 링 고착부(113A)는 내측 링(112)의 다른쪽의 L자 외주면에 고착되는 부분이며, 내측 링(112)에는 용착 또는 접착제 등을 이용하여 고착하는 것이 가능하다. 외측 링 고착부(113C)도 이 내측 링 고착부(113A)와 대략 마찬가지로 외측 링(114)에 고착되어 있다.

신축부(113B)는 내측 링 고착부(113A) 및 외측 링 고착부(113C) 사이를 연결하고, 상술한 축부(101) 및 보스(102) 사이의 상대 변위가 발생했을 때, 신축되어 그 변위에 추종한다. 이 신축부(113B)는 내측 링 고착부(113A) 및 외측 링 고착부(113C)의 고착면에 대해서 경사진 방향, 즉, 축부(101)에 장착한 상태에서는 축부(101)의 축방향에 대해서 경사진 방향으로 연장되어 있다. 그리고, 신축부(113B)와 외측 링 고착부(113C) 사이에는 연결부분을 향함에 따라 폭이 좁아지는 간극이 형성되고, 이 부분이 단면 C자의 내측부분이 된다.

외측 링(114)은 외측 시일(113)을 둘러싸는 단면 대략 L자상의 링상부재로 구성되고, 이 외측 링(114)의 재료로서는, 상기 내측 링(112)과 동종의 재료를 채 용할 수 있다. 그리고, 상기 외측 시일(113)의 외측 시일 고착부(113C)는 외측 링(114)의 L자 내측을 따라 고착된다.

(1-3)베어링 시일(110)의 장착상태

도3에는, 상술한 베어링 시일(110)을 회동장치(100)에 장착한 상태가 나타내어져 있다.

베어링 시일(110)을 축부(101)에 장착하지 않은 상태에 있어서는, 내측 링(111)의 시일 립(111A)의 기단측 내경치수는 축부(101)의 지름치수보다 크게 되어 있고, 시일 립(111A)의 선단측 내경치수는 축부(101)의 지름치수보다 작게 되어 있다. 또, 외측 링(114)의 외경치수는 보스(102)의 내경치수와 대략 같게 되어 있다.

베어링 시일(110)에 축부(101)를 장착할 때는, 베어링 시일(110)에 대해서 축부(101)를 시일 립(111A)의 선단부분을 넓히면서 삽입하여 원하는 위치까지 이동시킨다.

외측 링(114)은 보스(102)의 원통내면에 밀착해서 시일성이 확보되고, 내측 시일(111)은 외측의 내측 링(112)로 의해 내측 시일(111) 자체의 지름방향 외측으로의 변형이 억제되고, 시일 립(111A)의 선단부분이 축부(101)의 외주면에 가압상태로 접촉하여 이 상태에서 축부(101)의 외주면 및 내측 시일(111) 사이의 시일성이 확보된다.

(1-4)베어링 시일(110)의 작용

이와 같이 회동장치(100)에 구비된 베어링 시일(110)은 도4에 나타내듯이, 보스(102)에 대한 축부(101)의 지름방향의 변위에 대해서 다음과 같이 작용한다.

우선, 도4에 있어서, 2점쇄선으로 나타내어지는 중립위치에 존재하는 축부(101)에 대해서, 축부(101)가 설치되는 암에 큰 힘이 작용하면, 축부(101)는 그 중심축에 직교하는 축부(101)의 지름방향으로 변위되어 실선으로 그려진 축부(101)로 변위된다.

이 때, 베어링 시일(110)의 내측 시일(111)은, 내측 링(112)에 의해 지름방향의 변형이 억제되므로, 시일 립(111A)의 축부(101)로의 접촉상태, 그 가압력이 변화되지 않고, 축부(101)와 함께 지름방향으로 변위된다.

내측 링(112)의 외측에 설치된 외측 시일(113)은 이 축부(101)의 변위를 흡수하기 위해, 신축부(113B)가 변형되어 이 축부(101)의 변위를 흡수한다. 구체적으로는, 도4의 상부에 있어서는, 신축부(113B)가 수평방향으로 기울어지도록 변형되어 외측 시일(113)의 C자의 내측의 간극이 변형된다.

한편, 도4의 하부에 있어서는, 신축부(113B)가 수직방향으로 기립하도록 변형되어 외측 시일(113)의 C자측의 간극이 커지고, 이들 외측 시일(113)의 변형에 의해 축부(101)의 보스(102)에 대한 변위가 흡수되어 내측 링(112)에 의해 내측 시일(111)의 축부(101)의 외주면에 대한 접촉상태가 유지된다.

한편, 보스(102)의 내부측에 그리스 등의 윤활유를 주입한 경우, 베어링 시일(110)은 이 윤활유의 압력에 의해, 축부(101)의 축방향 외측으로 돌출하려고 하지만, 외측 링(114)에 의해 그 이동이 규제되는 데다가, 또한, 스토퍼부재로서의 심(104)에 의해서도 같은 방향의 이동이 규제된다. 또, 외측 시일(113)은 외측 링(114) 없이 보스에 직접 부착해도 좋다.

(1-5)제1실시형태의 효과

상술한 제1실시형태에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.

(a)링상 강성부로서의 내측 링(112)에 의해 내측 링(112) 자체가 링 지름방향으로 변형되는 것을 방지할 수 있어 내측 시일(111)의 가압력이 변화되는 일없이 접촉상태가 유지되므로, 시일 면압을 내측 시일(111)에 의해서만 발생시킬 수 있다. 따라서, 내측 시일(111)을 축부(101)에 바르게 압접하는 것이 가능해져서 통상시에 있어서의 시일성을 양호하게 유지할 수 있다. 또, 축부(101)와 보스(102)가 상대 회전했을 때나 축방향으로 상대적으로 이동했을 때에도, 축부(101)와 내측 시일(111)의 접촉부분에 간극이 생기는 것을 방지하여, 외부로부터 토사 등이 침입하거나, 간극으로부터 윤활유가 누출되어 버리는 것을 방지할 수 있어, 회동장치(100)의 내구성을 대폭 향상시킬 수 있다.

(b)내측 시일(111)이 축부(101)의 외주면에 대해서 일정한 가압력으로 접촉하고 있으므로, 보스(102)의 베어링부(105)가 설치되는 내부공간에 그리스 등을 주입한 경우, 내압이 상승하면, 이 접촉부분으로부터 그리스 등이 누출되게 되므로, 이 누출을 확인함으로써, 그리스 등이 바르게 주입되고 있는지의 여부를 확인할 수 있다.

(c)내측 링(112)을 내측 시일(111)이나 외측 시일(113)과 별도 부재로 구성하고 있기 때문에, 회동장치(100)에 작용하는 힘에 따라 최적의 재료를 선택할 수 있고, 내측 시일(111)의 변형을 방지하여 접촉상태를 유지시키기 위한 최적의 형태를 제공할 수 있다.

(d)외측 시일(113)을 내측 시일(111)보다 변형되기 쉬운 재료로 함으로써, 내측 시일(111)의 시일성을 저해하는 일없이, 외측 시일(113)이 변형됨으로써 시일성을 유지할 수 있다. 또한 축부(101) 및 보스(102) 사이의 변위가 충격진동 등에 의한 급격한 변위이어도, 외측 시일(113)이 응답성 좋게 추종하게 되므로, 충격에 의해 시일성이 악화되는 일없는 베어링 시일(110)로 할 수 있다.

(e)내측 시일(111)의 지름방향의 스프링 정수가 외측 시일(113)의 같은 방향의 스프링 정수의 약 5배로 되어 있으므로, 보스(102) 및 축부(101) 사이의 변위 에 따라 외측 시일(113)이 변형되어 베어링 시일(110)전체의 시일성을 유지할 수 있다. 특히, 스프링 정수를 5배이상으로 함으로써, 변위속도가 2m/s이상으로 된 경우에 있어서도, 외측 시일(113)이 응답성 좋게 변형되고 축부(101)가 변위되어 시일성을 유지할 수 있다.

(f)외측 시일(113)이 탄성체로 구성됨으로써, 보스(102) 및 축부(101)의 상대회전에 있어서, 외측 시일(113)이 간극부분에 끼거나 하지 않아 회동장치(100)의 회전을 적절하게 확보할 수 있다.

(g)축부(101)에의 베어링 시일(110)의 장착시, 내측 링(112)의 변형이 5%이내로 억제되어 있으므로, 축부(101) 및 보스(102)의 지름방향의 상대 변위에 있어서도, 확실하게 내측 시일(111)을 축부(101)에 일정한 가압력으로 접촉시킬 수 있어 내측 시일(111)의 시일성을 확실하게 유지할 수 있다.

(h)시일 립(111A)이 원추대상 내면을 갖고, 축부(101)에 장착되었을 때, 축부(101)의 외주면에 대해서 축방향으로 경사지게 접촉함으로써, 축부(101) 및 보스 (102)의 지름방향의 변위에 대해서, 적당한 가압력으로 접촉시켜서 시일성을 유지할 수 있음과 아울러, 축부(101)와의 접촉부분이 적으므로, 축부(101)의 회전시에 슬라이딩성을 확보해서 원활하게 축부(101)를 회전시킬 수 있다.

(i)외측 링(114) 및 심(104)이 설치됨으로써, 보스(102)의 내부에 윤활유를 주입해도 내압에 의해 베어링 시일(110)이 축부(101)의 축방향 외측으로 변위되는 일이 없다.

(2)제2실시형태

다음에 본 발명의 제2실시형태에 대해서 설명한다. 또, 이하의 설명에서는, 이미 설명한 부재와 동일한 부재에 대해서는, 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략 또는 간략화한다. 또한 이하의 각 실시형태의 단면도에 있어서, 우측이 회동장치의 외측이며, 좌측이 베어링부를 포함하는 내부측으로서 설명한다.

상술한 제1실시형태에서는, 외측 시일(113)은 신축부(113B)가 내측 링 고착부(113A) 및 외측 링 고착부(113C)에 대해서 경사진 방향으로 연장하도록 구성되고, 이 신축부(113B)의 경사상태의 변화에 의해 축부(101)의 보스(102)에 대한 변위를 흡수하도록 구성되어 있었다.

이것에 대해서, 제2실시형태에 따른 베어링 시일(120)은 도5에 나타내듯이, 외측 시일(123)의 배치가 다른 점이 상이하다.

즉, 베어링 시일(120)은 제1실시형태와 마찬가지로, 내측 시일(111), 내측 링(112), 외측 링(114)을 구비하고 있지만, 내측 링(112) 및 외측 링(114)을 연결하는 외측 시일(123)이 내측 링(112)의 L자부분의 연장방향으로 연장되고, 외측 링 (114)의 L자 내측면에 직교해서 연결되고, 축부(101)에 장착된 상태에서는 외측 시일(123)의 신축부분이 축부(101)의 축방향을 따른 상태로 되는 점이 상이하다. 또, 외측 시일(123)의 재질, 및 내측 링(112) 및 외측 링(114)으로의 고착방법은 제1실시형태와 같다.

이러한 제2실시형태에 따른 베어링 시일(120)에 의하면, 상기 제1실시형태에서 서술한 효과에 추가해서 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 외측 시일(123)의 신축부분이 축부(101)의 축방향을 따라 연장됨으로써, 이 신축부분이 베어링 시일(120)의 축부(101)의 축방향 변위에 대해서 유리하다.

(3)제3실시형태

상술한 제1실시형태에서는 베어링 시일(110)의 외측 시일(113)은 내측 링 고착부(113A), 신축부(113B), 및 외측 링 고착부(113C)를 구비하고, 축부(101)의 축방향에 대해서 경사진 신축부(113B)에 의해 축부(101)의 변위를 흡수하도록 구성되어 있었다.

이것에 대해서 제3실시형태에 따른 베어링 시일(130)은 도6에 나타내듯이, 외측 시일(133)은 축부(101)의 축방향에 직교하는 방향으로 연장되고, 중앙부가 가늘어진 단면을 갖고, 이 가늘어진 부분이 신축부분으로 되어 있는 점이 상이하다.

또한 상술한 제1실시형태에 따른 베어링 시일(110)은 외측 링(114)이 단면 대략 L자형으로 구성되어 있었지만, 제3실시형태에 따른 베어링 시일(130)에서는 외측 링(134)은 장착한 상태에서 축부(101)의 축방향을 따라 연장되는 원통형상체로 구성되어 있는 점이 상이하다. 또, 이 외측 링(134)은 단순한 원통형상체로 구 성되어 있기 때문에, 강도를 확보하기 위해서, 제1실시형태에 따른 베어링 시일(114)을 구성하는 외측 링(114)에 비해 같은 재질이라도 두께치수가 큰 재료를 사용하고 있다.

이러한 제3실시형태에 따른 베어링 시일(130)에 의하면, 상술한 실시형태에서 서술한 효과에 추가해서, 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 외측 시일(133)의 신축방향이 축부(101)의 지름방향을 따라 연장되고, 중앙부가 가늘어진 단순한 구조로 되어 있기 때문에, 외측 시일(133)의 성형성이 양호하여 생산성이 향상된다.

(4)제4실시형태

이것에 대해서 제4실시형태에 따른 베어링 시일(140)은, 도7에 나타내듯이, 외측 시일(143)의 단면형상이 단순한 직사각형상으로 구성되고, 외측 시일(143)이 내측 링(112) 및 외측 링(114)의 L자측면의 전체에 걸쳐서 접착되어 있는 점이 상이하다.

이 경우, 외측 시일(143)은 제1실시형태에 있어서의 베어링 시일(110)을 구성하는 외측 시일(113)에 사용되는 재료보다 저경도의 고무를 이용하여 제조하는 것이 바람직하다.

이러한 제4실시형태에 따른 베어링 시일(140)에 의하면, 상술한 실시형태의 효과에 추가해서, 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 외측 시일(143)의 단면형상이 극히 단순하므로, 외측 시일(143)의 성형성이 한층 향상되어 생산성이 대폭 향상된다.

(5)제5실시형태

상술한 제1실시형태에서는 베어링 시일(110)은 링상 강성부로서의 내측 링(112)이 내측 시일(111) 및 외측 시일(113)의 사이에 형성되어 있었다.

이것에 대해서, 제5실시형태에 따른 베어링 시일(150)은 도8에 나타내듯이, 링상 강성부로서의 내측 링(152)이 내측 시일(111) 및 외측 시일(113)에 접하도록 형성되어 있는 점이 상이하다.

즉, 내측 링(152)은 베어링 시일(150)의 지름방향에 직교하는 방향으로 연장되는 직사각형의 단면을 갖고, 내측 시일(111) 및 외측 시일(113)의 내측면에 걸쳐 양자에 접하도록 설치되어 있다. 또, 외측 시일(113)의 재질 및 내측 링(152) 및 외측 링(114)으로의 고착방법은 제1실시형태와 같다.

이러한 제5실시형태에 따른 베어링 시일(150)에 의해서도, 상술한 각 실시형태의 효과와 같은 작용 및 효과를 나타낼 수 있다.

또한, 베어링 시일에 있어서의 내측 링은 도9∼도12에 나타내듯이 여러가지 단면형상이 고려되며, 여러가지 위치에 배치할 수 있다. 또, 도9∼도12에서는, 베어링 시일 및 내측 링만을 부호에 의해 지칭하지만, 내측 시일, 외측 시일, 및 외측 링은 상기 제5실시형태에서 설명한 것과 같으므로 그 지칭을 생략한다. 또, 내 측 링의 외측 시일이나 내측 시일로의 고착방법은 제1실시형태와 같다. 또한 내측 링으로 외측 시일이나 내측 시일을 코킹해도 좋다.

예를 들면, 도9에 있어서,

(a)베어링 시일(160)에서는, 내측 링(162)은 단면 직사각형으로 구성되고, 직사각형의 측면에서 외측 시일과 접하고, 직사각형의 저면에서 내측 시일과 접하고 있다.

(b)베어링 시일(170)에서는, 내측 링(172)은 외측 시일에만 접하고 있다.

(c)베어링 시일(180)에서는, 내측 링(182)은 내측 시일의 외측에 설치되고, 직사각형 단면의 저면부분이 외측 시일과 접하고 있다.

(d)베어링 시일(190)에서는, 내측 링(192)은 외측 시일의 내측에 배치되고, 외측 시일에 매설되어 있다.

(e)베어링 시일(200)에서는, 내측 링(202)은 외측 시일의 외측에 배치되고, 외측 시일에 매설되어 있다.

(f)베어링 시일(210)에서는, 내측 링(212)은 외측 시일의 내측에 배치되고, 대략 L자형 단면의 일부가 외측 시일에 매설되어 있다.

또, 도10에 있어서,

(g)베어링 시일(220)에서는, 내측 링(222)은 내측 시일의 내측에 배치되고, 내측 시일에 매설되어 있다.

(h)베어링 시일(230)에서는, 내측 링(232)은 내측 시일의 내측에 배치되고, 내측 시일에 매설되어 있지만, 저면 및 측면이 외부에 노출되어 있다.

(i)베어링 시일(240)에서는, 내측 링(242)은 내측 시일의 내측에 배치되고, 대략 L자형 단면의 일부가 내측 시일에 매설되어 있다.

(j)베어링 시일(250)에서는, 내측 링(252)은 내측 시일의 내측에 배치되고, 직사각형 단면의 일부가 매설되고, 직사각형의 상면부분이 외측 시일에 접하고 있다.

(k)베어링 시일(260)에서는, 내측 링(262)은 내측 시일의 외측에 배치되고, 내측 시일에 매설되어 있다.

(l)베어링 시일(270)에서는, 내측 링(272)은 내측 시일의 외측에 배치되고, 직사각형 단면의 일부가 매설되어 있다.

또한, 도11에 있어서,

(m)베어링 시일(280)에서는, 내측 링(282)은 내측 시일의 외측에 배치되고, L자형 단면의 일부가 내측 시일에 매설되어 있다.

(n)베어링 시일(290)에서는, 내측 링(292)은 내측 시일 및 외측 시일의 내측에 걸쳐 배치되고, C자형 단면의 선단부분이 각각 내측 시일 및 외측 시일에 매설되어 있다.

(o)베어링 시일(300)에서는, 내측 링(302)은 내측 시일 및 외측 시일의 외측에 걸쳐 배치되고, C자형 단면의 선단부분이 각각 내측 시일 및 외측 시일에 매설되어 있다.

(p)베어링 시일(310)에서는, 내측 링(312)은 내측 시일 및 외측 시일의 내측에 걸쳐 배치되고, L자형 단면의 일부가 내측 시일에 매설되어 있다.

(q)베어링 시일(320)에서는, 내측 링(322)은 내측 시일 및 외측 시일의 내측에 걸쳐 배치되고, L자형 단면의 일부가 외측 시일에 매설되어 있다.

(r)베어링 시일(330)에서는, 내측 링(332)은 내측 시일 및 외측 시일의 외측에 걸쳐 배치되고, L자형 단면의 일부가 내측 시일에 매설되어 있다.

그리고, 도12에 있어서,

(s)베어링 시일(340)에서는, 내측 링(342)은 내측 시일의 베이스와 대략 같은 길이의 단면을 갖고, 내측 시일내에 매설되어 있다.

(t)베어링 시일(350)에서는, 내측 링(352)은 외측 시일의 베이스와 대략 같은 길이의 단면을 갖고, 외측 시일내에 매설되어 있다.

(6)제6실시형태

상술한 제1실시형태에 따른 베어링 시일(110)에서는, 내측 링(112)은 L자형의 단면을 갖고, L자의 일부가 내측 시일(111)에 매설되도록 구성되어 있었다.

이것에 대해서, 제6실시형태에 따른 베어링 시일(360)에서는, 도13에 나타내듯이, 링상 강성부로서의 내측 링(362)은 직사각형 단면의 원통형상체로 구성되고, 원통의 내주면 전체가 내측 시일(361)의 고착면으로 되고, 원통의 외주면 전체가 외측 시일(114)의 접착면으로 되어 있는, 즉 내측 링(362)은 내측 시일(361) 및 외측 시일(113)에 끼워져 있는 점이 상이하다. 또, 내측 링(362)의 재질은 제1실시형태와 마찬가지로 SPC강 등에 의해 형성되어 있다.

이러한 제6실시형태에 따른 베어링 시일(360)에 의하면, 상술한 실시형태의 효과에 추가해서 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 내측 링(362)을 단순한 원통형의 부재로 구성할 수 있으므로, 내측 링(362)의 제조의 간단화를 꾀할 수 있다.

또한 내측 링(362)의 내외 둘레면 전체를 내측 시일(361) 및 외측 시일(113)의 접착면으로 할 수 있으므로, 이들 상호의 일체화된 강도가 향상된다.

(7)제7실시형태

상술한 제6실시형태에서는, 내측 링(362)은 내측 시일(361) 및 외측 시일(113) 사이에 끼워지도록 배치되어 있었다.

이것에 대해서 제7실시형태에 따른 베어링 시일(370)에서는, 도14에 나타내듯이 링상 강성부로서의 내측 링(372)은 내측 시일(371)의 베이스내에 매설되어 일체화되어 있는 점이 상이하다. 그리고, 내측 시일(371)과 외측 시일(113)은 서로의 베이스 부분끼리 접착 고정되어 있다.

이러한 제7실시형태에 따른 베어링 시일(370)에 의하면, 상술한 실시형태의 효과에 추가해서 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 내측 시일(371)에 내측 링(372)이 매설되어 일체화되어 있으므로, 축부(101)의 보스(102)에 대한 지름방향 변위가 생겼을 때에, 내측 시일(371)의 지름방향의 변위를 구속하는 효과가 한층 더 향상된다.

(8)제8실시형태

상술한 제6실시형태에서는, 내측 링(362)은 내측 시일(361) 및 외측 시일(113) 사이에 끼워지도록 배치되어, 각각의 베이스 전체에 연장되는 것이었다.

이것에 대해서 제8실시형태에 따른 베어링 시일(380)에서는, 도15에 나타내 듯이 링상 강성부로서의 내측 링(382)이 내측 시일(361)내에 매설되고, 축부(101)의 축방향을 따른 내측 링(382)의 단면의 길이가 내측 시일(361) 및 외측 시일(113)의 베이스 부분의 같은 방향의 길이와 대략 같은 점이 상이하다.

이러한 제8실시형태에 따른 베어링 시일(380)에 의하면, 상술한 실시형태의 효과와 동일한 효과를 나타낸다.

(9)제9실시형태

상술한 제6실시형태에 따른 베어링 시일(360)에서는 내측 링(362)의 단면의 축부(101)의 축방향을 따른 치수가 내측 시일(361)의 베이스와 대략 동일한 치수로 되어 있었다.

이것에 대해서 제9실시형태에 따른 베어링 시일(390)에서는, 도16에 나타내듯이, 링상 강성부로서의 내측 링(392)이 내측 시일(361)의 축부(101)의 외측이며, 내측 시일(361) 및 외측 시일(113)의 경계부분에 배치되어 있는 점이 상이하다. 또, 내측 링(392)의 축부(101)의 축방향을 따른 단면의 치수(W)는 내측 시일(361)의 지름방향의 치수(h)의 적어도 1/2이상으로 설정되어 있다.

이러한 제9실시형태에 따른 베어링 시일(390)에 의해, 상술한 실시형태의 효과와 동일한 효과에 추가해서, 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 내측 링(392)의 단면의 축부(101)의 축방향을 따른 치수(W)가 내측 시일(361)의 지름방향의 치수(h)의 적어도 1/2이상으로 설정되어 있으므로, 축부(101)가 반경방향으로 변위할 때의 변위속도를 2m/s이상으로 된 경우에 있어서도 축부(101)의 변위에 추종시킬 수 있다.

(10)제10실시형태

상술한 제6실시형태에 따른 베어링 시일(360)을 구성하는 내측 링(362)은 내측 시일(361) 및 외측 시일(113)과는 다른 부재로 구성되어 있었다.

이것에 대해서 제10실시형태에 따른 베어링 시일(400)에서는, 도17에 나타내듯이 내측 시일(401)의 시일 립(401A)의 기단측을 지지하는 베이스(401B)의 지름방향 두께치수(H1)를 충분히 취해서 이 베이스(401B)에 강도를 갖게 해서 링상 강성부로 하고 있는 점이 상이하다.

이러한 제10실시형태에 따른 베어링 시일(400)에 의하면, 상술한 실시형태의 효과에 추가해서, 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 별도의 부재로 이루어지는 내측 링을 사용할 필요가 없어지므로, 베어링 시일(400)을 구성하는 부품점수가 저감되어, 제조의 용이화 및 제조 코스트의 저감을 꾀할 수 있다.

(11)제11실시형태

상술한 제10실시형태에 따른 베어링 시일(400)에서는, 내측 시일(401)을 구성하는 베이스(401B)의 지름방향 두께치수(H1)를 확보함으로써, 베이스(401B)를 링상 강성부로서 기능시키고 있었다.

이것에 대해서 제11실시형태에 따른 베어링 시일(410)에서는, 도18에 나타내듯이 내측 시일(411)의 베이스(411B)의 외주부분을 경질화시킴으로써 베이스(411B)의 강도를 확보해서 링상 강성부로 하고 있는 점이 상이하다.

즉, 내측 시일(411)은 시일 립(411A)이 설치되어 있는 면은 다른 실시형태와 같은 것이지만, 베이스(411B)의 링 외주부분을 열처리 등에 의해 경질화함으로써, 베이스(411B)의 강도를 발현시키고 있다. 이 때문에, 제10실시형태에 비해서 베이스(411B)의 두께치수(H2)는 작은 것으로 되어 있다. 또, 이 두께 치수(H2)는 경질화의 처리에 있어서, 시일 립(411A)이 경질화되지 않을 정도의 두께치수로 하지 않으면, 내측 시일(411)의 시일 성능이 저하될 가능성이 있다.

이러한 제11실시형태에 따른 베어링 시일(410)에 의하면, 상술한 실시형태의 효과에 추가해서, 내측 시일(410)의 베이스(411B)의 두께를 얇게 할 수 있으므로, 베어링 시일(410)이 필요이상으로 대형화되는 일이 없다.

(12)제12실시형태

상술한 제10실시형태에 따른 베어링 시일(400)에서는, 내측 시일(401)의 베이스(401B)의 두께 치수(H1)를 크게 취해서 링상 강성부로 하고 있었다.

이것에 대해서 제12실시형태에 따른 베어링 시일(420)에서는, 도19에 나타내듯이 외측 시일(423)을 구성하는 베이스(423B)의 두께치수(H3)을 크게 취해서, 이것을 링상 강성부로서 기능시키고 있는 점이 상이하다. 또, 내측 시일(361)에 비해서 외측 시일(423)은 스프링 정수가 작은 탄성체를 사용하므로, 베이스(423B)의 두께치수(H3)는 제10실시형태에 따른 내측 시일(401)의 베이스(401B)의 두께치수(H1)에 비해서 큰 것으로 된다. 또한 그 밖의 외측 링(114) 등에의 접착부(423A), 신축부 등은 다른 실시형태와 같다.

이러한 제12실시형태에 따른 베어링 시일(420)에 의해서도, 상술한 실시형태의 효과와 동일한 효과를 나타낼 수 있다.

(13)제13실시형태

상술한 제12실시형태에 따른 베어링 시일(420)에서는, 외측 시일(423)의 베이스(423B)의 두께 치수(H3)를 크게 취해서, 이 베이스(423B)를 링상 강성부로서 기능시키고 있었다.

이것에 대해서, 제13실시형태에 따른 베어링 시일(430)은 도20에 나타내듯이외측 시일(433)의 베이스(433B)의 내주부분을 경질화시킴으로써, 베이스(433B)의 강도를 확보해서 링상 강성부로 하고 있는 점이 상이하다. 또, 외측 시일(433)의 내주부분을 경질화하는 방법은 제11실시형태의 경우와 같으며, 경질화함으로써, 외측 시일(433)의 베이스(433B)의 두께치수(H4)는 제12실시형태의 경우보다 작아진다. 또한 접착부(433A) 및 신축부도 제12실시형태와 같다.

이러한 제13실시형태에 따른 베어링 시일(430)에 의해서도, 상술한 실시형태의 효과와 동일한 효과를 나타낼 수 있다.

(14)제14실시형태

상술한 제6실시형태에 따른 베어링 시일(360)에서는, 내측 시일(361)을 구성하는 시일 립(361A)은 단면이 직사각형상이며 축부(101)의 축방향에 대해서 경사져서 축부(101)의 외주면에 접촉하도록 구성되어 있었다.

이것에 대해서 제14실시형태에 따른 베어링 시일(440)에서는, 도21에 나타내듯이 내측 시일(441)은 축부(101)의 외주면에 접하는 선단측을 향해서 점차로 폭이 좁아지는 1개의 산형상 단면의 시일 립(441A)을 구비하고 있는 점이 상이하다.

즉, 내측 시일(441)은 내측 링(362)측의 기단부분으로부터 축부(101)의 외주 면을 향해서 점차 폭이 좁아지는 대략 삼각형의 단면으로 이루어지는 시일 립(441A)을 구비하고, 선단부분이 축부(101)의 외주면에 접촉하도록 구성되어 있다. 또, 이 내측 시일(441)의 기단부분의 축부(101)의 축방향 치수는 내측 링(362)의 동방향치수와 대략 같게 되어 있다.

이러한 제14실시형태에 따른 베어링 시일(440)에 의해서도, 상술한 실시형태의 효과와 동일한 효과를 나타낼 수 있다.

(15)제15실시형태

상술한 제14실시형태에 따른 베어링 시일(440)에서는, 외측 시일(113)의 외측에 외측 링(114)이 1개만 설치되어 있었다.

이것에 대해서 제15실시형태에 따른 베어링 시일(450)에서는, 도22에 나타내듯이 외측 링(114)의 외측에 또한 금속고리(455)를 설치하고 있는 점이 상이하다.

이 금속고리(455)는 단면 L자형상을 이루며, 축부(101)의 축방향을 따라 연장되는 노치홈(456)이 원주방향으로 복수개소 형성되어 있다. 이 노치홈(456)은 축부(101)에 장착했을 때, 내측에 주입된 그리스 등의 윤활유가 누출되는 부분이며, 윤활유의 주입에 의해 베어링 시일(450)이 축부(101)의 축방향 외측으로 튀어나오지 않도록 하기 위해서 형성되어 있다.

또한, 금속고리(455)의 축부(101)의 축방향 외측에는 합성수지로 구성되는 립 시일(457)이 설치되어 있고, 상술한 노치홈(456)을 은폐해서 노치홈(456)이 외부에 노출되지 않도록 되어 있다.

이러한 제15실시형태에 따른 베어링 시일(450)에 의해서도, 상술한 실시형태 의 효과와 동일한 효과를 나타낼 수 있다.

(16)제16실시형태

본 발명의 제16실시형태에 대해서, 첨부된 도면에 기초하여 이하에 있어서 구체적으로 설명한다. 도23∼도26은, 본 발명의 1실시예이며, 링상 강성부로서 내측 링을 사용한 베어링 시일의 일부 단면도이다. 도27, 28은 내측 시일에 있어서의 외측 시일과의 접촉부에 링상 강성부를 형성한 예를 나타내는 일부 단면도이다.

도29, 30은 외측 시일에 있어서의 내측 시일과의 접촉부에 링상 강성부를 형성한 예를 나타내는 일부 단면도이다.

(실시예1)

도23에 나타내듯이 링상 강성부(18)로서 내측 링(20)을 사용하고, 외측으로부터 내측을 향해서 외측 시일(10), 내측 링(20), 내측 시일(30) 및 금속고리(40)로 베어링 시일(60)을 구성하고, 외측 링으로서의 금속고리(40)를 보스(51)에 끼워맞춘 예를 나타내고 있다. 베어링 시일(60)은 도32에 나타낸 바와 같이 핀(50)과 보스(51) 사이에서 환상으로 배치되어 있지만, 베어링 시일(60)의 구성을 설명하기 위해서, 베어링 시일(60)을 기재한 도면에서는 베어링 시일(60)의 일부 단면도가 나타내어져 있다.

상기 외측 시일(10)은 반경방향으로 변위되기 쉬운 것이다. 예를 들면 NBR 경도 30°등의 부드러운 재질이며, 바람직하게는, 단면 대략 C자형의 간극부(11)를 갖는 형상이다.

구체적으로는, 외측통(12)과, 내측통(13)과, 그 외측통(12)의 폭방향 일단부 와 내측통(13)의 폭방향 일단부를 연결하는 링상의 연결편(14)에 의해 외측통(12)의 내면(12a)과 내측통(13)의 외면(13a)이 격리되고, 그 양자간에 폭방향 타단부에 개구된 환상의 간극부(11)를 갖는 단면이 대략 C자형상이다.

링상 강성부(18)로서 사용하는 내측 링(20)은 반경방향으로 연장되지 않는 것이 필요하다. 예를 들면 탄성신장이 적은 재질, 바람직하게는 신장이 5%이하의 재질(SPC 등의 금속)로 둥근 환상으로 형성할 수 있다.

내측 시일(30)은 핀(50)의 외주면에 대해서 경사져서 그 선단이 접촉하는 1개의 산을 구비한 시일 립(31)만을 갖고, 고분자 등의 탄성체, 예를 들면 폴리우레탄, 경도 95°로 형성할 수 있다.

내측 시일(30)은 링상 강성부(18)로서 내측 링(20)에 의해 외주면이 유지되어, 핀(50)과의 압접력은 링상 강성부(18)에 의해 항상 유지되게 된다. 즉 내측 시일(30)의 시일 립(31)에 의한 핀(50)으로의 압접력, 즉 시일 면압은 내측 시일(30)에 의해서만 발생하고, 통상시의 시일성을 양호하게 유지할 수 있다.

또한 외측 시일(10)과 내측 시일(30)의 반경방향으로의 일정 변위에 대한 복원력, 즉 각각의 스프링 정수는 내측 시일(30)의 스프링 정수의 쪽이 외측 시일(10)의 스프링 정수보다 크게 설정되어 있다.

이것에 의해, 외측 시일(10)은 핀(50)의 반경방향의 변위에 추종해서 핀(50)과 함께 변위되는 링상 강성부(18)를 지지할 수 있고, 링상 강성부(18)의 변위를 외측 시일(10)이 반경방향으로 변위함으로써 흡수할 수 있다.

이것에 의해, 핀(50)이 보스(51)에 대해서 핀(50)의 반경방향으로 변위했을 때에는, 내측 시일(30)과 링상 강성부(18)로서의 내측 링(20)은 일체로 되어, 핀(50)의 변위에 추종해서 반경방향으로 변위할 수 있고, 핀(50)이 원래의 위치로 되돌아오면 내측 시일(30)과 링상 강성부(18)로서의 내측 링(20)은 일체로 되어서 핀(50)에 추종해서 원래의 위치로 복귀하게 된다.

즉, 핀(50)의 반경방향으로의 변위시에 있어서도, 시일성을 양호하게 유지할 수 있다.

외측 시일(10), 내측 링(20) 및 내측 시일(30)의 재질, 형상은 상술한 재질, 형상에 한정되는 것은 아니고, 본원 발명의 과제를 달성할 수 있는 재질, 형상이면 이들의 것을 적용할 수 있는 것이다.

도23에서는, 링상 강성부(18)로서의 내측 링(20)을 내측 시일(20)의 외측통(33)의 외면(33a)과 외측 시일(10)의 내측통(13)의 내면(13b) 사이에 배치한 예를 나타내고 있다. 그러나, 내측 링(20)의 배치구성으로서는, 도24에 나타내듯이 내측 시일(20)의 외측통(33)내에 내장할 수도 있고, 도25에 나타내듯이 내측 시일(20)의 외측통(33)에 의해 샌드위치상으로 끼울 수도 있다.

또한, 도26에 나타낸 바와 같이 내측 링(20)을 내측 시일(30)의 외측통(33) 끝부 근방에만 배치할 수도 있다. 이 때에 있어서의, 내측 링(20)의 핀(50)의 축방향을 따른 폭방향의 길이(W)를 내측 시일(30)의 두께(h)로 나눈 값과 누출 발생속도(m/s), 즉 핀(50)의 반경방향으로의 변위속도(m/s)의 관계는, 도41에 나타내고 있다.

도41에 나타내는 관계는, 내측 시일(30)로서 고무 경도 70°의 탄성체를 사 용하고, 외측 시일(10)로서 고무 경도 30°의 탄성체를 사용했을 때에 있어서의, 건설기계의 핀 조인트부에 있어서의 실험결과이다.

횡축을 (내측 링(20)의 폭방향의 길이(W))/(내측 시일(30)의 두께(h))의 값으로 하고, 종축을 누출 발생속도(m/s), 즉 핀(50)의 반경방향으로의 변위속도(m/s)로 한 관계를 나타내고 있다.

도41에 나타내고 있듯이, (내측 링(20)의 폭방향의 길이(W))/(내측 시일(30)의 두께(h))의 횡축의 값이 0.5일 때에는, 핀(50)의 반경방향으로의 변위속도가 2m/s로 되면 베어링 시일(60)로부터의 누출이 발생하고, 그 이하의 변위속도에서는 누출이 발생하지 않는다. 횡축의 값이 0.8일 때에는, 변위속도가 5m/s로 될 때까지 베어링 시일(60)로부터의 누출이 발생하지 않고 있는 것을 나타내고 있다. 횡축의 값이 1.0이나 1.4일 때에는, 변위속도가 5m/s로 되어도 베어링 시일(60)로부터의 누출이 발생하고 있지 않은 것을 나타내고 있다.

통상의 건설기계에 있어서는, 핀 조인트부에 있어서의 핀(50)의 변위속도는 2m/s이내에서 사용되고, 예를 들면 유압셔블의 버킷을 암석이나 콘크리트 덩어리 등에 충돌시켜서 파쇄할 때 등의 경우에 있어서도, 핀(50)의 변위속도는 최대라도 5m/s정도에서 행해지고 있다. 이 때문에, 핀(50)의 변위속도, 즉 누출 발생속도가 2m/s에 대응할 수 있는 베어링 시일이면 충분히 실용에 견딜 수 있을 수 있는 것으로 되어 있다.

즉, (내측 링(20)의 폭방향의 길이(W))/(내측 시일(30)의 두께(h))의 값이 0.5이상이면, 핀(50)의 변위속도, 즉 누출 발생속도에 충분히 대응할 수 있도록 된 다.

(실시예2)

도27, 28은 내측 시일에 있어서의 외측 시일과의 접촉부에 링상 강성부를 형성한 예를 나타내는 일부 단면도이다. 도27에 있어서는, 내측 시일(30)의 외측통(33)의 두께를 두껍게 함으로써 링상 강성부(18)를 형성하고 있는 예를 나타내고 있다. 또한 도28에서는, 내측 시일(30)의 외측통(33)의 외면(33a)에 가열 경화처리 등을 행함으로써, 경화된 외면(33a)에서 링상 강성부(18)를 형성하고 있는 예를 나타내고 있다. 도28과 같이 외측통(33)의 외면(33a)을 경화처리함으로써 내측 시일(30)의 두께를 작게 하는 것이 가능해진다.

외측통(33)의 외면(33a)을 경화처리하는 대신에 경질재를 내측 시일의 외측통(33)에 점착, 용착, 접착 등 적절한 고정수단으로 부착해서 형성할 수도 있다. 그 때, 경질재로서는, 탄성신장이 적은 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

(실시예3)

도29, 30은 외측 시일에 있어서의 내측 시일과의 접촉부에 링상 강성부를 형성한 예를 나타내는 일부 단면도이다. 도29에 있어서는, 외측 시일(10)의 내측통(13)의 두께를 두껍게 함으로써 링상 강성부(18)를 형성하고 있는 예를 나타내고 있다. 또한 도30에서는, 외측 시일(10)의 내측통(13)의 내면(13b)에 가열 경화처리 등을 행함으로써, 경화된 내면(13b)에서 링상 강성부(18)를 형성하고 있는 예를 나타내고 있다. 도30과 같이 내측통(13)의 내면(13b)을 경화처리함으로써 베어링 시일(60)의 크기를 작게 하는 것이 가능해진다.

내측통(13)의 내면(13b)을 경화처리하는 대신에 경질재를 외측 시일의 내측통(13)에 점착, 용착, 접착 등 적절한 고정수단으로 부착해서 형성할 수도 있다. 그 때, 경질재로서는 탄성신장이 적은 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

(실시예4)

도31은 시일 립(31)의 형상으로서 대략 삼각형의 단면형상으로 한 예를 나타내고 있으며, 내측 시일(30)의 외주부근 양단면(30a)이 평행하며, 내주부근 양단면(30b)이 대략 V자형으로 교차해서 시일 립(31)을 형성하고 있다.

도31에서는, 링상 강성부(18)로서 실시예1에서 사용한 것과 같은 내측 링(20)을 사용한 경우에 대해서 도시하고 있지만, 링상 강성부(18)로서는 내측 링(20)에 한정되는 것은 아니고, 실시예2, 3에 나타내는 링상 강성부(18)를 사용할 수 있는 것이다.

본원 발명에 있어서는, 상술한 실시예1∼4의 구성에 한정되는 것은 아니고, 본원 발명의 과제를 달성할 수 있는 구성이면, 외측 시일(10), 링상 강성부(18) 및 내측 시일(30)의 재질, 구조를 변경하는 것이 가능하다. 그 경우, 외측 시일(10)과 내측 시일(30)의 반경방향으로의 일정 변위에 대한 복원력, 즉 각각의 스프링 정수는 내측 시일(30)의 스프링 정수의 쪽이 외측 시일(10)의 스프링 정수보다 크게 설정해 두는 것이 필요하다.

특히, 도40에 나타내듯이, (내측 시일의 스프링 정수)/(외측 시일의 스프링 정수)의 값을 대략 5이상으로 하는 것이 바람직하다. 즉 도40에서는, 내측 시일(30)로서 고무 경도 70°의 탄성체를 사용하고, 외측 시일(10)로서 고무 경도 30° 의 탄성체를 사용한 건설기계의 핀 조인트부에 있어서 실시한 실험결과를 나타내고 있다. 횡축으로서는 (내측 시일의 스프링 정수)/(외측 시일의 스프링 정수)의 값을 사용하고, 종축으로서는, 누출 발생속도(m/s), 즉 핀(50)의 반경방향으로의 변위속도(m/s)를 사용하고 있다.

도40에 나타내듯이, (내측 시일의 스프링 정수)/(외측 시일의 스프링 정수)의 값이 5일 때에는, 핀(50)의 반경방향으로의 변위속도가 2m/s로 될 때까지 베어링 시일(60)로부터의 누출을 방지할 수 있다. 또한 횡축의 값이 3일 때에는, 변위속도가 약 3m/s로 될 때까지 베어링 시일(60)로부터의 누출이 발생하고 있지 않은 것을 나타내고 있다. 횡축의 값이 20일 때에는, 변위속도가 약 4m/s로 될 때까지 베어링 시일(60)로부터의 누출이 발생하지 않고, 횡축의 값이 30일 때에는, 변위속도가 약 5m/s로 될 때까지 베어링 시일(60)로부터의 누출이 발생하고 있지 않은 것을 나타내고 있다.

이 때문에, (내측 시일의 스프링 정수)/(외측 시일의 스프링 정수)의 값이 약 5이상이면, 건설기계에 있어서의 핀 조인트부에서의 핀(50)의 변위에 충분히 대 응할 수 있게 된다.

(실시예5)

도33∼도37에는, 외측 시일(10)의 축방향 변위를 저지하는 금속고리(40)는 제1금속고리(41)와 제2금속고리(42)로 구성하고, 금속고리(40)를 보스(51)에 고정한 예를 나타내고 있다. 즉, 외측 시일(10)은 내측 시일(30)보다 변위되기 쉬우므로, 도33에서 도면의 좌측으로부터 핀(50)과 보스(51) 사이에 그리스 등을 주입했을 때에, 그리스 등의 주입 압력에 의해 내측 시일(30)의 시일 립(31)이 화살표(a)로 나타내는 바와 같이 경사 상방으로 변위되기 이전에 내측 시일(30)이 외측 시일(10)과 함께 핀(50)의 축방향으로 변위되어 버리는 일이 있다.

이 때, 내측 시일(30)의 시일 립(31)과 핀(50) 사이로부터 그리스 등이 누출되어 나오지 않게 되어, 시일 립(31)과 핀(50) 사이로부터 그리스 등이 누출된 것을 확인함으로써 그리스 등이 바르게 주입된 것의 확인을 행할 수 없게 되어 버린다. 또한, 내측 시일(30)이 축방향으로 변위되면, 시일 립(31)과 핀(50)의 접촉각도가 바뀌어 버려, 시일성이 저하되거나, 시일 립(31)이 각 부에 접촉해서 파손의 원인으로 된다.

이 때문에, 제1금속고리(41)와 제2금속고리(43)를 이용하여 외측 시일(10)의 축방향의 변위를 저지하고, 내측 시일(30)이 외측 시일(10)과 함께 축방향으로 변위되는 것을 방지하고 있다. 이것에 의해, 그리스 등의 주입시에는, 시일 립(31)이 화살표(a) 방향으로 변위함으로써 시일 립(31)과 핀(50) 사이로부터 그리스 등이 누출되는 것이 가능하게 되어, 그리스 등이 바르게 주입된 것을 확인할 수 있게 된 다.

예를 들면 도32에 나타낸 바와 같이 핀(50)을 브래킷(52)으로 지지함과 아울러, 이 핀(50)과 보스(51) 사이에 본 발명에 따른 베어링 시일(60)을 설치하고, 그 보스(51)와 핀(50) 사이에 니플(54)로부터 그리스 등을 주입하도록 한다.

이 때, 주입한 그리스 등이 보스(51)와 브래킷(52) 사이로부터 누출된 것을 확인함으로써 그리스 등이 바르게 주입된 것을 확인하는 것이 가능해진다.

이 때문에, 상술한 바와 같이 외측 시일(10)이 축방향으로 변위되어 내측 시일(30)이 외측 시일(10)과 함께 축방향으로 변위되어 버리면, 시일 립(31)은 화살표(a)방향으로 변위되지 않아 그리스 등이 누출되지 않게 되므로, 그리스 등이 바르게 주입된 것을 확인할 수 없다.

이 실시예에서는, 금속고리(40)는 제1금속고리(41)와 제2금속고리(42)를 구비하고, 제1금속고리(41)의 통체(41a)와 제2금속고리(42)의 통체(42a)를 끼워맞춰서, 그 제2금속고리(42)의 통체(42a)가 보스(51)에 끼워맞춰져 있다.

상기 제1금속고리(41)의 내향 플랜지(41b)가 외측 시일(10)의 연결편(14)에 접하고, 제2금속고리(42)의 내향 플랜지(42b)가 제1금속고리(41)의 통체(41a), 외측통(12), 내측통(13), 내측 링(20)에 각각 접하거나, 간극을 통해 대향하고 있다.

이 실시예에서는, 외측 시일(10)의 내측통(13)은 폭방향 타단부근이 핀(50)과 평행하게 배치되고, 폭방향 타단부근이 외측을 향해서 테이퍼 형상으로 확경된 형상으로 되어 있다.

또한 상기 평행한 폭방향 타단부근에는 내측 링(20)이 고착되어 있다.

이 내측 링(20)은 통체(21)와 내향 플랜지(22)를 구비하고, 그 내향 플랜지(22)에 내측 시일(30)의 축방향 일단부(32)가 고착되어 있다.

내측 시일(30)은 핀(50)과 평행하며, 시일 립(31)(축방향 타단부)이 축방향 일단부(32)보다 안쪽으로 되도록 깔때기형상으로 형성되어 있다. 시일 립(31)은 상술한 바와 같이 주입된 그리스 등에 의해 화살표(a) 방향으로 변위되기 쉽게 구성되어 있다.

링상 강성부(18)로서의 내측 링(20)은 도시예에 한정되는 것은 아니고, 상기 실시예1∼4에서 나타낸 링상 강성부(18)의 구성을 취할 수 있는 것이다.

도34는 내측 시일(30)의 시일 립(31)의 단면형상이 대략 삼각형을 갖고 있는 예를 나타내고 있다.

내측 시일(30)의 외주부근 양단면(30a)이 평행하게 형성되고, 내주부근 양단면(30b)이 V자형상으로 교차하는 형상으로 시일 립(31)이 형성되어 있다.

내측 시일(30)의 시일 립(31)은 상술한 바와 같이 주입된 그리스 등에 의해 변형되기 어려우므로, 제2금속고리(42)의 통체(42a)에 브리더 홈(43)을 형성하고, 이 브리더 홈(43)을 통해 그리스 등이 누출되도록 할 수 있다.

브리더 홈(43)은 통체(42a)의 외주면에 개구된 축방향으로 연속된 폭이 좁은 홈이며, 그 통체(42a)의 둘레방향으로 간격을 두고 복수 형성되어 있다.

이 경우에는, 상기 브리더 홈(43)으로부터 토사 등이 핀(50)과 보스(51) 사이에 침입할 우려가 있으므로, 브리더 홈 립 시일(44)을 설치하여 브리더 홈(43)으로부터 그리스 등이 누출되지만 토사 등이 들어가지 않도록 할 수 있다.

예를 들면 제2금속고리(42)의 내향 플랜지(42b)에 브리더 홈 립 시일(44)을 고착하고, 그 외주 가장자리부(44a)를 테이퍼 형상으로 해서 보스(51)에 접촉시키고, 브리더 홈(43)으로부터 누출되는 그리스 등에 의해서는 외주 가장자리부(44a)가 보스(51)로부터 떨어지는 방향으로 변위되어 토사 등이 작용했을 때에는 외주 가장자리부(44a)가 보스(51)에 압접해서 브리더 홈(43)에 들어가지 않도록 할 수 있다.

상기 브리더 홈 시일 립(44)의 재질로서는, 예를 들면 NBR, 경도30°이며, 외측 시일(10)의 스프링 정수의 약 5배이상의 스프링 정수가 되도록 내측 시일(30)을 형성하는 것이 바람직하다.

도35, 도36, 도37은 내측 시일(30)의 다른 변형예를 나타내고 있으며, 내측 시일(30)의 시일 립(31)을 단면 설편형상(31a)과 단면 삼각형상(31b)을 둘레방향으로 교대로 복수개 갖는 것으로 되어 있다.

예를 들면 내측 시일(30)을 외주부근 양단면(30a)이 평행하게 형성하고, 내주부근 양단면(30b)이 대략 V자형상으로 교차하는 형상으로 이루어지고, 그 한쪽의 내주부근 끝면(30b)에 있어서의 둘레방향으로 간격을 둔 복수부분에 V자형상의 오목부(30c)를 갖는 형상으로 하고, 그 오목부(30c)를 형성한 부분을 단면 설편형상(31a)으로 하고, 다른 부분을 단면 삼각형상으로 하고 있다.

이와 같이 구성함으로써 그리스 등 주입시에 단면 설편형상(31a)의 시일 립(31)이 변형되어 그리스 등이 누출되는 것이 가능하게 되고, 또한, 단면 삼각형상(31b)의 시일 립(31)에 의한 시일성을 향상시킬 수 있다.

(실시예6)

도38, 39는 실시예5에 있어서의 제2금속고리(42) 대신에, 링상 강성부(18)를 브래킷(52)의 내측에 배치한 심(55)에 접촉시킴으로써 외측 시일(10)의 축방향으로의 변위를 저지시킨 예를 나타내고 있다. 즉, 외측 시일(10)은 내측 시일(30)보다 변위되기 쉬우므로, 도38에서 도면의 좌측으로부터 핀(50)과 보스(51) 사이에 그리스 등을 주입했을 때에, 내측 시일(30)이 외측 시일(10)과 함께 핀(50)의 축방향으로 변위되어 버리는 것을, 도39에 나타낸 바와 같이 링상 강성부(18)로서 사용한 내측 링(20)이 심(55)에 접촉함으로써 방지되고 있다.

도38에 나타내듯이 통상시에는 내측 링(20)과 심(55)을 비접촉상태로 하고, 그리스 주입시 등에 외측 시일(1)이 다소 축방향으로 변위했을 때에 내측 링(20)이 심(55)에 접촉하도록 배치해 둘 수 있다. 내측 링(20)이 심(55)에 접촉한 경우에 있어서도, 시일 립(31)과 심(55) 사이는 이간되어 있는 것이 바람직하다.

이것에 의해, 그리스 주입시 등에 있어서, 주입된 그리스 등의 내압에 의해 시일 립(31) 선단이 심(55)에 접촉해서 파손되는 것을 방지할 수 있다. 내측 링(20)은 시일 립(31) 선단이 심(55)에 접촉하기 전에 심(55)에 접촉시키도록 하기 위해서, 외측 시일(10)과 내측 시일(30) 사이에 배치하는 것이 바람직하다.

심(55)과 접촉하는 링상 강성부(18)의 끝면은 상기한 내측 링(20)과 같은 마모에 강하고, 마찰계수가 낮은 SPCC와 같은 재질로 하는 것이 바람직하지만, 내측 시일(30) 또는 외측 시일(10)의 부재 또는 이들 부재를 경화시킨 부재로 할 수도 있다. 또한 링상 강성부(18)나 외측 시일(10)을 접촉시키는 부재로서는, 심(55)에 한정되는 것은 아니고, 링상 강성부(18)나 외측 시일(10)을 핀(5)의 축방향으로 변위되는 것을 방지할 수 있는 부재이면, 이들 부재를 사용할 수 있는 것이다.

이것에 의해 그리스 주입시 등에 있어서, 내측 시일(30)의 시일 립(31)과 핀(50) 사이로부터 누출되는 그리스 등을 확인할 수 있게 된다. 따라서, 시일 립(31)과 핀(50) 사이로부터 그리스 등이 누출된 것을 확인하는 것이 가능하게 되어 그리스 등이 바르게 주입된 것을 확인할 수 있다. 또한, 내측 시일(30)이 축방향으로 변위됨으로써, 시일 립(31)과 핀(50)의 접촉각도가 변경되어 시일성의 저하나, 시일 립(31)이 각 부에 접촉해서 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이상의 각 실시형태에서는, 핀(50)과 보스(51) 사이에 그리스 등을 주입했지만, 핀(50)과 보스(51) 사이에 윤활유를 공급하도록 해도 좋다. 이 경우에는, 도25에 있어서 브리더 홈(43)과 브리더 홈 립 시일(44)을 설치하지 않아도 좋다.

(실험예)

다음에 핀(50)이 반경방향으로 변위되어 외측 시일(10)이 탄성압축된 후의 외측 시일(10)의 복원력에 대해서 설명한다.

내측 링(20)과 내측 시일(30)을 도33에 나타내는 형상으로 하고, 외측 시일(10)을 도33에 나타내는 형상, 횡향 U자형상, 스폰지, 파이프형상으로 한 베어링 시일(60)을 이용하여, 핀(40)의 변위량을 바꾸어서 이들의 복원력(kgf)의 측정을 행했다.

그 결과는 도42에 나타내는 바와 같다.

도42에 있어서, A가 파이프형상, B가 스폰지, C가 도1에 나타내는 형상, D가 횡향 U자형상, E가 도23에 나타내는 형상으로 축방향으로 긴 외측 시일이다. 또한 백래시량(편심량)이란 핀(50)과 보스(51)의 간극의 크기이며, 핀의 변위량이다.

이것으로부터, 간극부(11)를 갖는 외측 시일(10)은 복원력이 적고, 핀의 변위에 대한 추종성이 파이프형상, 스폰지 등의 외측 시일(10)에 비해서 좋은 것이 판명되었다.

또한, 건설기계에 사용되는 핀힌지 조인트의 백래시량은 0.3mm정도이며, 스폰지의 외측 시일은 0.3mm의 백래시량일 때의 복원력이 1.7kgf, 도33에 나타내는 외측 시일은 0.3mm의 백래시량일 때의 복원력이 0.8kgf이다.

따라서, 건설기계에 사용하는 핀힌지 조인트의 베어링 시일으로서는, 외측 시일을 스폰지도 포함하는 것이면 0.3mm의 변위에 대한 복원력이 1.7kgf이내이면 좋고, 도33에 나타낸 바와 같이 간극부를 갖는 것이면 0.3mm의 변위에 대한 복원력이 0.8kgf이내이면 좋다.

또한 건설기계에 사용하는 베어링 시일의 경우에는, 내측 시일(30)의 재질을 다음과 같이 하는 것이 바람직하다.

(1)느슨함에 대해서는 10000시간 경과후의 긴박력 저하가 30%이하인 것.

(2)온도특성으로서는, -30℃∼120℃의 범위에 있어서 탄성변형율은 5%이상인 것.

탄성변형율=고무탄성 변형량/고무의 전체 변형량×100(%)

즉, 고무는 탄성변형량(훅의 법칙에 따름)과 탄성여효 변형량(응답성이 나쁜 변형)의 합이 전체 변형량이다.

또한, (내측 시일(30)을 구성하는 탄성체의 스프링 정수)/(외측 시일(10)을 구성하는 탄성체의 스프링 정수)의 값이 대략 5이상인 것.

링상 강성부(18)로서 내측 링(20)을 사용하는 경우에는, (내측 링(20)의 폭)/(내측 시일(30)의 두께×1/2)의 값이 약 0.5이상인 것.

으로 하는 것이, 본원 발명의 과제를 달성하는 데에 있어서 보다 바람직한 형태이다.

반경방향으로의 변위가 행해지는 부재에 대해서, 동 부재에 사용되는 베어링 시일로서, 본원 발명의 베어링 시일을 적용할 수 있다.

Claims

베어링 시일에 있어서,

외측 시일;

링상 강성부; 및

탄성체로 이루어지는 내측 시일을 구비하고:

상기 링상 강성부는 상기 외측 시일과 상기 내측 시일 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 베어링 시일.
베어링 시일에 있어서,

외측 시일;

링상 강성부; 및

탄성체로 이루어지는 내측 시일을 구비하고:

상기 링상 강성부는 상기 외측 시일과 상기 내측 시일 중 하나이상에 접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 베어링 시일.
베어링 시일에 있어서,

외측 시일;

링상 강성부; 및

탄성체로 이루어지는 내측 시일을 구비하고:

상기 링상 강성부는 상기 외측 시일과 상기 내측 시일 중 하나이상에 일부 또는 전부가 매설되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 베어링 시일.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 링상 강성부는 상기 내측 시일 및 상기 외측 시일 중 어느 하나를 구성하는 부재의 일부의 링 지름방향의 두께를 두껍게 하거나, 또는 부재의 일부를 변질시켜서 경질화해서 구성되는 것을 특징으로 하는 베어링 시일.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 링상 강성부는 상기 내측 시일 및 상기 외측 시일을 구성하는 부재와는 다른 부재로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 베어링 시일.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외측 시일은 베어링에 대해서 축부가 지름방향으로 변위했을 때에, 상기 내측 시일의 변형보다 변형이 커지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 베어링 시일.
제6항에 있어서, 상기 내측 시일을 구성하는 탄성체의 스프링 정수는 상기 외측 시일의 스프링 정수의 약 5배이상인 것을 특징으로 하는 베어링 시일.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외측 시일은 탄성체로 구성 되어 있는 것을 특징으로 하는 베어링 시일.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 링상 강성부는 베어링에 지지되는 축부에 장착되기 전의 원주의 길이(L)와, 장착후의 원주의 길이(L')의 관계가 L'＜1.05L이 되도록 된 것을 특징으로 하는 베어링 시일.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 링상 강성부의 지름방향과는 직교하는 방향의 단면의 폭치수(W)는 상기 내측 시일의 단면의 지름방향의 폭치수(h)의 약 1/2보다 큰 것을 특징으로 하는 베어링 시일.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내측 시일은 베어링에 지지되는 축부에 장착되었을 때에, 상기 축부의 외주면에 대해서 상기 축부의 축방향으로 경사지게 접촉하는 시일 립을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 베어링 시일.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내측 시일은 베어링에 지지되는 축부에 장착되었을 때에, 상기 축부의 외주면에 접하는 선단측을 향해서 점차 폭이 좁아지는 1개의 산형상 단면을 갖는 시일 립을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 베어링 시일.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외측 시일을 둘러싸도록 링상으로 구성되는 강성체로 이루어지는 외측 링이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 베어링 시일.
한쪽의 부재에 설치된 축부, 다른쪽의 부재에 설치되어 상기 축부를 회동 가능하게 지지하는 베어링, 및 베어링면보다 축방향 외측에 장착되어 상기 베어링면을 포함하는 내부를 외부로부터 차단하는 베어링 시일을 구비한 회동장치로서;

제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 베어링 시일을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회동장치.
제14항에 있어서, 상기 베어링부에는 상기 베어링 시일의 외측에 상기 베어링 시일의 축방향 변위의 이동을 규제하는 스토퍼부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 회동장치.