(57)【要約】【課題】第一密封要素１に設けた保護板１７と、第二密封要素２に設けられて保護板１７に密接する金属リップ部材２６で泥水や土埃等の侵入を遮断する構造を有する密封装置において、静止側２００と回転側３００との軸方向相対変位に対する追随性を向上させることによって、泥水や土埃等の侵入を確実に遮断し、長寿命化を実現する。【解決手段】静止側２００及び回転側３００のうち一方に装着される第一密封要素１と、他方に装着される第二密封要素２とを備え、第一密封要素１が、補強環１１と、この補強環１１に設けられたシールリップ１３，１４と、このシールリップ１３，１４よりも外側に位置して設けられた保護板１７とを有し、第二密封要素２に、保護板１７に形成されたテーパ状フランジ部１７ｃに軸方向に密接されるリップ部２６ｂが形成された金属リップ部材２６が設けられ、テーパ状フランジ部１７ｃ及びリップ部２６ｂがばね性を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止側及び回転側のうち一方に装着される第一密封要素と、他方に装着される第二密封要素とを備え、前記第一密封要素が、補強環と、この補強環に設けられたシールリップと、このシールリップよりも外側に位置して設けられた保護板とを有し、前記第二密封要素に、前記保護板に形成されたテーパ状フランジ部に軸方向に密接されるリップ部が形成された金属リップ部材が設けられ、前記テーパ状フランジ部及びリップ部がばね性を有することを特徴とする密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転部分を密封する密封装置において、とくに農業機械のキングピンのように、低速で回転する軸の軸封手段として、泥水や土埃等に曝される過酷な条件での使用に適したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
トラクタのキングピンなどを軸封する密封装置の典型的な従来技術が、例えば下記の特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００２−９８２３４号公報
【０００３】
図３は、特許文献１に記載された従来の密封装置を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図である。この密封装置１００は、ハウジング２００側に固定された非回転の第一密封要素１１０と、ハウジング２００に挿通された軸３００に固定されてこの軸３００と一体に回転する第二密封要素１２０とを備える。
【０００４】
第一密封要素１１０は、金属製の補強環１１１と、この補強環１１１の外径部に一体に設けられた外周シール部１１２と、前記補強環１１１の内径部に一体に設けられて機内Ａ側を向いた対油用ラジアルリップ１１３及びその反対側を向いた対ダスト用ラジアルリップ１１４と、この対ダスト用ラジアルリップ１１４の外周側に位置して前記補強環１１１に一体に設けられた位置決め摺動部１１５と、前記補強環１１１における圧入筒部１１１ａの内周に密嵌されると共にカシメ部１１１ｂによって固定された金属製の保護板１１６とを備える。外周シール部１１２、ラジアルリップ１１３，１１４及び位置決め摺動部１１５は、ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料で互いに連続して成形されている。
【０００５】
第二密封要素１２０は、機外Ｂ側の端部に外径側へ展開したホルダ部１２１ａを有する円筒状の金属製のスリーブ１２１と、このスリーブ１２１の内周面に一体に設けられて軸３００の外周面に適当な締め代をもって密嵌される内周シール部１２２と、前記ホルダ部１２１ａに一体に設けられて互いに同心の円周方向へ延びる対ダスト用のサイドリップ１２３〜１２５と、最も内径側のサイドリップ１２５の内周側に圧入固定された金属リップ部材１２６とを備える。内周シール部１２２及びサイドリップ１２３〜１２５は、ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料で互いに連続して形成されている。
【０００６】
第一密封要素１１０における外周シール部１１２は、ハウジング２００の内周面に適当に圧縮された状態で密嵌されるものであり、第一密封要素１１０における対油用ラジアルリップ１１３及び対ダスト用ラジアルリップ１１４は、第二密封要素１２０のスリーブ１２１の外周面に摺動可能に密接され、第一密封要素１１０における位置決め摺動部１１５は、前記スリーブ１２１のホルダ部１２１ａに摺動可能に密接されている。
【０００７】
第一密封要素１１０における保護板１１６は、外周筒部１１６ａと、その機外Ｂ側の端部から内径側へ延びる径方向部１１６ｂと、この径方向部１１６ｂの内径端部から機外Ｂと反対側を向いた内周筒部１１６ｃとを有し、外周筒部１１６ａが、補強環１１１における圧入筒部１１１ａの内周に密嵌され、この圧入筒部１１１ａにおける機外Ｂ側の端部に屈曲形成されたカシメ部１１１ｂによって固定されている。
【０００８】
第二密封要素１２０における最も外径側のサイドリップ１２３は、保護板１１６における外周筒部１１６ａの内周面に摺動可能に密接され、中段のサイドリップ１２４は、保護板１１６における径方向部１１６ｂの内側面に摺動可能に密接され、最も内径側のサイドリップ１２５は、保護板１１６における内周筒部１１６ｃの内周面に摺動可能に密接されている。
【０００９】
第二密封要素１２０における金属リップ部材１２６は、最も内径側のサイドリップ１２５の根元部の内周面に圧入された内周筒部１２６ａと、その機外Ｂ側の端部から外径側へ延びて、機外Ｂと反対側へ傾斜した円錐状に形成されたリップ部１２６ｂとを有し、このリップ部１２６ｂの先端の内面が、保護板１１６における径方向部１１６ｂの外側面に摺動可能に密接されている。
【００１０】
上記構成の密封装置１００は、第一密封要素１１０の対油用ラジアルリップ１１３が、第二密封要素１２０におけるスリーブ１２１の外周面に摺動可能に密接されることによって、機内Ａに存在する潤滑油等が機外Ｂへ漏洩するのを防止する一方、その外側で対ダスト用ラジアルリップ１１４が第二密封要素１２０のスリーブ１２１の外周面に摺動可能に密接され、更にその外側で第二密封要素１２０における対ダスト用サイドリップ１２３〜１２５が第一密封要素１１０における保護板１１６に摺動可能に密接され、第二密封要素１２０における金属リップ部材１２６のリップ部１２６ｂが、前記保護板１１６の径方向部１１６ｂの外側面に摺動可能に密接され、このような多段シール構造によって、機外Ｂからの泥水や土埃等の侵入を遮断するものである。
【００１１】
とくに、最も機外Ｂ側で密封摺動部を形成する金属リップ部材１２６が、剛性の高い金属板からなるものであるため、耐摩耗性が向上し、サイドリップ１２３〜１２５、対ダスト用ラジアルリップ１１４及び対油用ラジアルリップ１１３の摺動部へ泥水や土埃等が侵入するのを防止して、長寿命化を図ることができる。
【００１２】
しかしながら、上記従来の密封装置１００によれば、ハウジング２００と軸３００に軸方向の相対変位（軸方向のガタつき）がある場合は、第一密封要素１１０における剛性の高い金属製の保護板１１６の径方向部１１６ｂと、第二密封要素１２０における金属製の金属リップ部材１２６のリップ部１２６ｂとの摺動部に隙間を生じ、サイドリップ１２５側へ泥水や土埃等が侵入してしまうおそれがあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、第一密封要素に設けた保護板と第二密封要素に設けられて前記保護板に密接する金属リップ部材で泥水や土埃等の侵入を遮断する構造を有する密封装置において、静止側と回転側との軸方向相対変位に対する追随性を向上させることによって、泥水や土埃等の侵入を確実に遮断し、長寿命化を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本発明に係る密封装置は、静止側及び回転側のうち一方に装着される第一密封要素と、他方に装着される第二密封要素とを備え、前記第一密封要素が、補強環と、この補強環に設けられたシールリップと、このシールリップよりも外側に位置して設けられた保護板とを有し、前記第二密封要素に、前記保護板に形成されたテーパ状フランジ部に軸方向に密接されるリップ部が形成された金属リップ部材が設けられ、前記テーパ状フランジ部及びリップ部がばね性を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る密封装置によれば、第二密封要素に取り付けられた金属リップ部材のリップ部が、第一密封要素にこの第一密封要素のシールリップよりも外側に位置して取り付けられた保護板のテーパ状フランジ部と軸方向に密接され、このテーパ状フランジ部及びリップ部がばね性を有するため、静止側と回転側、ひいては第一密封要素と第二密封要素との間に軸方向相対変位があっても、リップ部とテーパ状フランジ部のばね性によってこれに追随して密接状態を維持し、しかもテーパ状フランジ部は、その形状特性から、径方向の変位（偏心）に対してもリップ部との密接状態を維持するので、外部の泥水や土埃等が第一密封要素のシールリップと第二密封要素との密封摺動部側へ侵入するのを確実に遮断して、長寿命化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る密封装置の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る密封装置を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図、図２は、本発明に係る密封装置の分離状態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図である。
【００１７】
図１に示されるように、本発明に係る密封装置は、非回転のハウジング２００と、その内周に挿通された軸３００（例えばトラクタなどの足回りのキングピン）との間に配置され、ハウジング２００に装着された第一密封要素１と、軸３００に装着された第二密封要素２とを備える。なお、ハウジング２００は請求項１に記載された静止側に相当し、軸３００は請求項１に記載された回転側に相当する。
【００１８】
第一密封要素１は、金属製の補強環１１と、この補強環１１にゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料で一体に成形された外周シール部１２、対油用ラジアルリップ１３、対ダスト用ラジアルリップ１４及び位置決め摺動部１５と、前記対油用ラジアルリップ１３の外周に装填されたガータスプリング１６と、前記補強環１１に固定された金属製の保護板１７とを備える。なお、対油用ラジアルリップ１３及び対ダスト用ラジアルリップ１４は、請求項１に記載されたシールリップに相当する。
【００１９】
詳しくは、第一密封要素１における補強環１１は金属のプレス成形品であって、ハウジング２００の内周面に圧入される圧入筒部１１ａと、その機内Ａ側の端部から段差部１１ｃを介して蛇行しながら内周側へ延びる埋設部１１ｂと、圧入筒部１１ａの機外Ｂ側の端部から内径側へ屈曲形成されたカシメ部１１ｄとからなる。
【００２０】
第一密封要素１における外周シール部１２は、補強環１１の埋設部１１ｂの外径側に加硫接着されており、径方向に適当に圧縮された状態でハウジング２００の内周面に密嵌されることによって、ハウジング２００と第一密封要素１との間の気密状態を保持するものである。
【００２１】
第一密封要素１における対油用ラジアルリップ１３及び対ダスト用ラジアルリップ１４は、外周シール部１２と連続したゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料からなるものであって、補強環１１の埋設部１１ｂに加硫接着され、先端が小径となるような円錐筒状をなしている。このうち対油用ラジアルリップ１３は機内Ａ側を向き、対ダスト用ラジアルリップ１４はその反対側を向き、それぞれ内径端部が、後述する第二密封要素２のスリーブ２１の外周面と適当な締め代をもって摺動可能に密接されている。
【００２２】
第一密封要素１における位置決め摺動部１５は、対ダスト用ラジアルリップ１４の外周側に位置して補強環１１の埋設部１１ｂに加硫接着され、環状に連続したものであって、機内Ａと反対側を向いて軸方向に突出し、その先端が後述する第二密封要素２のスリーブ２１におけるホルダ部２１ａに当接することにより、第一密封要素１と第二密封要素２を軸方向に互いに位置決めするものである。
【００２３】
第一密封要素１におけるガータスプリング１６は、金属製の細長いコイルスプリングを環状に繋げたものであって、対油用ラジアルリップ１３における先端近傍の外周側に形成された環状溝に嵌着され、この対油用ラジアルリップ１３の緊迫力を補償するものである。
【００２４】
第一密封要素１における保護板１７は比較的薄肉の金属板をプレス成形したものであって、外周筒部１７ａと、その機外Ｂ側の端部から内径側へ延びる径方向フランジ部１７ｂと、この径方向フランジ部１７ｂの内径側から機外Ｂ側へ傾斜した円錐面をなすように形成されたテーパ状フランジ部１７ｃとを有し、外周筒部１７ａが補強環１１における圧入筒部１１ａの内周に密嵌されると共に、補強環１１における段差部１１ｃとカシメ部１１ｄの間に固定されている。また、径方向フランジ部１７ｂ及びテーパ状フランジ部１７ｃは、比較的薄肉の金属板からなるものであることによって、軸方向に対する適当なばね性（曲げ弾性）を有する。
【００２５】
第二密封要素２は、金属製のスリーブ２１と、このスリーブ２１にゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料で一体に成形された内周シール部２２、複数のサイドリップ２３，２４及び弾性層２５と、この弾性層２５を介して圧入固定された金属リップ部材２６とを備える。
【００２６】
第二密封要素２におけるスリーブ２１は金属のプレス成形品であって、円筒状をなし、その機外Ｂ側の端部から外径側へ円盤状に展開したホルダ部２１ａを有する。
【００２７】
第二密封要素２における内周シール部２２は、スリーブ２１の内周面に加硫接着されており、軸３００の外周面に圧入されることによって、軸３００に対して第二密封要素２を固定すると共に軸３００と第二密封要素２との間の気密状態を保持するものである。
【００２８】
第二密封要素２におけるサイドリップ２３，２４は、スリーブ２１のホルダ部２１ａにおける軸方向片側（第一密封要素１における位置決め摺動部１５との摺動面と反対側）に一体的に成形されている。そしてこのうち、相対的に外径側にあって先端が機外Ｂ側かつ外径側を向いたサイドリップ２４は、保護板１７における外周筒部１７ａの内周面に摺動可能に密接され、相対的に内径側にあって先端が機外Ｂ側かつ内径側を向いたサイドリップ２３は、保護板１７における径方向フランジ部１７ｂの内側面に摺動可能に密接されている。
【００２９】
第二密封要素２における金属リップ部材２６は、比較的薄肉の金属板をプレス成形したものであって、スリーブ２１における機外Ｂ側の端部内周に位置して内周シール部２２から延在されスリーブ２１における機外Ｂ側の端部内周に位置して形成された弾性層２５の内周面に圧入された内周筒部２６ａと、その機外Ｂ側の端部から外径側へ、機外Ｂと反対側へ傾斜した円錐面をして延びるリップ部２６ｂとを有する。リップ部２６ｂの先端は機外Ｂと反対側へ凸の湾曲形状に形成されており、その内側面が、保護板１７におけるテーパ状フランジ部１７ｃの外側面に軸方向に密接され、互いに摺動可能となっている。
【００３０】
なお、金属リップ部材２６の内周筒部２６ａの内径は、軸３００の外径よりも僅かに大径に形成されており、したがって、前記内周筒部２６ａは、軸３００の外周面に対してスキマ嵌めされるようになっている。また、金属リップ部材２６のリップ部２６ｂは軸方向に対する適当なばね性（曲げ弾性）を有し、先に説明したように、保護板１７のテーパ状フランジ部１７ｃも軸方向のばね性を有するため、両者は互いに弾性的に密接される。
【００３１】
この密封装置の組立においては、図２に示される分離状態から、まず第二密封要素２のホルダ部２１ａが第一密封要素１の位置決め摺動部１５の先端に当接するまで、第一密封要素１の対油用ラジアルリップ１３及び対ダスト用ラジアルリップ１４の内周に第二密封要素２のスリーブ２１を挿入する。なおこの時点では、第一密封要素１の補強環１１は、カシメ部１１ｄがまだカシメられておらず、圧入筒部１１ａの端部から円筒状に延びている。
【００３２】
次に、保護板１７を第一密封要素１の補強環１１に挿入し、この補強環１１における圧入筒部１１ａの内周に保護板１７の外周筒部１７ａを密嵌する。そして、この外周筒部１７ａの先端が補強環１１の段差部１１ｃに当接するまで保護板１７を挿入することによって、第二密封要素２におけるサイドリップ２３，２４が、それぞれ保護板１７の外周筒部１７ａの内周面及び径方向フランジ部１７ｂの内側面に密接された状態となる。
【００３３】
そしてこの状態で、第一密封要素１の補強環１１のカシメ部１１ｄを内径側へ屈曲させてカシメることによって、保護板１７が補強環１１に一体化されると共に、第二密封要素２が第一密封要素１に抜け止めされた状態で組み込まれることになる。
【００３４】
更に、金属リップ部材２６の内周筒部２６ａを、第二密封要素２における弾性層２５の内周面に圧入していくことによって、この金属リップ部材２６におけるリップ部２６ｂの先端部の内側面と保護板１７におけるテーパ状フランジ部１７ｃの外側面が互いに密接し、その密接力によってリップ部２６ｂ及びテーパ状フランジ部１７ｃが互いに軸方向の適当な曲げ変形を受けた状態となって、組立を終了する。
【００３５】
以上のように構成された本発明の密封装置において、第一密封要素１は、ハウジング２００の内周に非回転状態で固定され、第二密封要素２は、軸３００の外周に固定されることによって軸３００と共に回転する。
【００３６】
そしてこの密封装置は、第一密封要素１の対油用ラジアルリップ１３が、第二密封要素２におけるスリーブ２１の外周面に摺動可能に密接されることによって、機内Ａに存在する潤滑油（グリースなど）が機外Ｂへ漏洩するのを防止する一方、その外側で対ダスト用ラジアルリップ１４が第二密封要素２におけるスリーブ２１の外周面に摺動可能に密接され、更にその外側で第二密封要素２における対ダスト用サイドリップ２３，２４が第一密封要素１における保護板１７に摺動可能に密接され、更に第二密封要素２における金属リップ部材２６のリップ部２６ｂが、保護板１７におけるテーパ状フランジ部１７ｃの外周面に摺動可能に密接され、このような多段シール構造によって、機外Ｂからの泥水や土埃等の侵入を遮断するものである。
【００３７】
とくに、最も機外Ｂ側では金属リップ部材２６のリップ部２６ｂと保護板１７のテーパ状フランジ部１７ｃによる密封摺動部によって、機外Ｂからの泥水や土埃等が、サイドリップ２３，２４、対ダスト用ラジアルリップ１４及び対油用ラジアルリップ１３の摺動部へ泥水や土埃等が侵入するのを防止するので、長寿命化を図ることができる。
【００３８】
そして本発明の構成によれば、ハウジング２００と軸３００との相対的な軸方向変位（ガタ）があっても、保護板１７のテーパ状フランジ部１７ｃに与えられている初期曲げ変形によるばね性と、金属リップ部材２６のリップ部２６ｂに与えられている初期曲げ変形によるばね性によって、両者の摺動位置が軸方向へ良好に追随変位する。したがって、前記テーパ状フランジ部１７ｃとリップ部２６ｂの間に隙間を生じて泥水や土埃等の侵入を遮断できなくなったり、逆に前記テーパ状フランジ部１７ｃとリップ部２６ｂの面圧が著しく大きくなったりすることがない。
【００３９】
また、ハウジング２００と軸３００との相対的な径方向変位（偏心）があった場合でも、保護板１７のテーパ状フランジ部１７ｃに与えられている初期曲げ変形によるばね性と、金属リップ部材２６のリップ部２６ｂに与えられている初期曲げ変形によるばね性によって、両者の密接状態が維持されるので、前記テーパ状フランジ部１７ｃとリップ部２６ｂの間に隙間を生じて泥水や土埃等の侵入を遮断できなくなったり、逆に前記テーパ状フランジ部１７ｃとリップ部２６ｂの面圧が著しく大きくなったりすることがない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る密封装置を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図である。
【図２】本発明に係る密封装置の分離状態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図である。
【図３】従来の密封装置を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  第一密封要素
１１  補強環
１３  対油用ラジアルリップ（シールリップ）
１４  対ダスト用ラジアルリップ（シールリップ）
１７  保護板
１７ｃ  テーパ状フランジ部
２  第二密封要素
２１  スリーブ
２３，２４  サイドリップ
２６  金属リップ部材
２６ｂ  リップ部
２００  ハウジング（静止側）
３００  軸（回転側）
【図１】
2010091078.tif 000003
【図２】
2010091078.tif 000004
【図３】
2010091078.tif 000005