(57)【要約】【課題】シール本体１を補強環２に接着することなく共回りを防止し得る構造のダストシールを提供する。【解決手段】ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で成形され基部１１及びこの基部１１から延びて先端部がハウジング３の軸孔３１に挿通された軸の外周面に摺動可能に密接されるシールリップ１２を有するシール本体１と、基部１１に圧接すると共にこの基部１１を前記軸孔３１に形成されたシール装着部３２に圧接させる補強環２からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で成形され基部及びこの基部から延びて先端部がハウジングの軸孔に挿通された軸の外周面に摺動可能に密接されるシールリップを有するシール本体と、前記基部に圧接すると共にこの基部を前記軸孔に形成されたシール装着部に圧接させる補強環からなることを特徴とする補強環付きダストシール。
【請求項２】
補強環が、シール装着部の内周面に圧入されるものであって、シール本体の基部の一端面に圧接すると共にこの基部の他端面を前記シール装着部の端面に圧接させるフランジ部を有することを特徴とする請求項１に記載の補強環付きダストシール。
【請求項３】
シール本体の基部の一端面に凹部又は凸部が形成されたことを特徴とする請求項２に記載の補強環付きダストシール。
【請求項４】
シール本体と補強環が円周方向に対して互いに係合される係合手段を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の補強環付きダストシール。
【請求項５】
補強環が、シール本体の基部の内周面に圧接すると共にこの基部の外周面をシール装着部の内周面に圧接させるものであることを特徴とする請求項１に記載の補強環付きダストシール。
【請求項６】
シール本体の基部におけるシール装着部との圧接面に凹部又は凸部が形成されたことを特徴とする請求項５に記載の補強環付きダストシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールリップにより外部からのダストや異物の浸入を阻止するダストシールにおいて、特に、補強環を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルやバックホー等の建設機械におけるアームとバケットを相対揺動可能に連結するヒンジピン等の密封手段として装着され、外部からのダストや泥水等の浸入を防止するダストシールとして、従来から、例えば図１４に示すようなものが知られている。
【０００３】
すなわちこの種のダストシール１００は、金属製の補強環１０１と、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で成形されると共に前記補強環１０１に接着によって一体的に設けられたシール本体１０２からなり、補強環１０１が、機器のハウジング２０１に開設された軸孔２０１ａの開口端部内周面２０１ｂに圧入固定されると共に、シール本体１０２に形成されたシールリップ１０２ａが、軸孔２０１ａに挿通された軸（例えばヒンジピン）２０２の外周面に摺動可能に密接されることによって、外部Ａのダストや泥水等が軸孔２０１ａの内部の不図示の軸受部へ浸入するのを防止するものである（例えば下記の特許文献参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２１６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のダストシール１００は、ゴム状弾性材料からなるシール本体１０２を補強環１０１に接着したものであるため、その製造において、接着のための補強環１０１の前処理工程や、接着剤の使用による材料コストや接着処理工程などによって製造コストが高くなってしまう問題がある。製造コストを低減するには補強環１０１を用いない構造とすることが考えられるが、この場合は軸孔２０１ａの開口端部内周面２０１ｂへの固定力が著しく低下して、軸２０２と共回りし、シール本体１０２の外周部がハウジング２０１の開口端部との摩擦により摩耗してしまうおそれがある。
【０００６】
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、シール本体を補強環に接着することなく共回りを防止し得る構造のダストシールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、請求項１の発明に係る補強環付きダストシールは、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で成形され基部及びこの基部から延びて先端部がハウジングの軸孔に挿通された軸の外周面に摺動可能に密接されるシールリップを有するシール本体と、前記基部に圧接すると共にこの基部を前記軸孔に形成されたシール装着部に圧接させる補強環からなるものである。
【０００８】
請求項２の発明に係る補強環付きダストシールは、請求項１に記載の構成において、補強環が、シール装着部の内周面に圧入されるものであって、シール本体の基部の一端面に圧接すると共にこの基部の他端面を前記シール装着部の端面に圧接させるフランジ部を有するものである。
【０００９】
請求項３の発明に係る補強環付きダストシールは、請求項２に記載の構成において、シール本体の基部の一端面に凹部又は凸部が形成されたものである。
【００１０】
請求項４の発明に係る補強環付きダストシールは、請求項２又は３に記載の構成において、シール本体と補強環が円周方向に対して互いに係合される係合手段を有するものである。
【００１１】
請求項５の発明に係る補強環付きダストシールは、請求項１に記載の構成において、補強環が、シール本体の基部の内周面に圧接すると共にこの基部の外周面をシール装着部の内周面に圧接させるものである。
【００１２】
請求項６の発明に係る補強環付きダストシールは、請求項５に記載の構成において、シール本体の基部におけるハウジングとの圧接面に凹部又は凸部が形成されたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る補強環付きダストシールによれば、シール本体の基部が、補強環によってハウジングに圧接されてハウジングとの固定力が確保され、軸との共回りが防止されるので、シール本体を補強環に接着する必要がなく、このため低コストで提供することができる。
【００１４】
また、シール本体の基部に形成された凹部又は凸部が、前記基部の圧縮による応力に起因するシールリップ側への変形力を吸収するので、安定したシール性を確保することができる。また、前記凹部又は凸部が補強環又はハウジングとの摩擦力を向上させるので、これによってもハウジングとの固定力が確保され、軸との共回り防止に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る補強環付きダストシールの第一の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着前の分離状態の半断面図である。
【図２】本発明に係る補強環付きダストシールの第一の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。
【図３】本発明に係る補強環付きダストシールの第二の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着前の分離状態の半断面図である。
【図４】本発明に係る補強環付きダストシールの第二の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。
【図５】本発明に係る補強環付きダストシールの第三の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。
【図６】本発明に係る補強環付きダストシールの第四の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。
【図７】本発明に係る補強環付きダストシールの第一の実施の形態において、シール本体に変形を生じた状態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。
【図８】本発明に係る補強環付きダストシールの第五の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着前の分離状態の半断面図である。
【図９】本発明に係る補強環付きダストシールの第六の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着前の分離状態の半断面図である。
【図１０】図９におけるＸ方向から見た部分的な矢視図である。
【図１１】本発明に係る補強環付きダストシールの第七の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着前の分離状態の半断面図である。
【図１２】本発明に係る補強環付きダストシールの第八の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着前の分離状態の半断面図である。
【図１３】本発明に係る補強環付きダストシールの第九の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の片側断面図である。
【図１４】従来のダストシールの一例を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る補強環付きダストシールを、油圧ショベルやバックホー等の建設機械におけるアームとバケットを相対揺動可能に連結するヒンジピン等の密封手段として適用する場合の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
まず図１及び図２は第一の実施の形態を示すもので、参照符号３はハウジング、図２の参照符号４は軸（例えばヒンジピン）である。ハウジング３には軸孔３１が開設され、軸４はこの軸孔３１に、不図示の軸受を介して回転可能に挿通されている。軸孔３１の開口端部にはシール装着部３２が同心的に拡張形成されており、このシール装着部３２は、軸孔３１の内周面から軸心Ｏと直交する平面をなして立ち上がる端面３２ａと、その外径端からハウジング３の外端面へ向けて円筒面状に延びる内周面３２ｂからなる。
【００１８】
第一の実施の形態に係る補強環付きダストシールは、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）によって成形されたシール本体１と、このシール本体１をハウジング３に保持する補強環２からなる。
【００１９】
シール本体１は、軸心Ｏを通る平面で切断した断面形状（図示の断面形状）が略長方形を呈する基部１１及びこの基部１１の内径部における軸方向内側となる端部から軸方向外側へ向けて先端が小径となる円錐筒状に延びて、軸４の外周面に摺動可能に密接されるシールリップ１２からなる。
【００２０】
補強環２は、金属等の高剛性材料からなるものであって、圧入筒部２１と、その外端部から内径側へ延びてシール本体１の基部１１の軸方向外側となる端面１１ａに圧接可能なフランジ部２２を有する。そして図１に示すように、圧入筒部２１の外周面はハウジング３のシール装着部３２の内周面３２ｂよりも僅かに大径で、すなわち圧入筒部２１は、シール装着部３２の内周面３２ｂに適当な締め代δをもって圧入可能となっている。
【００２１】
また、補強環２の圧入筒部２１の内径はシール本体１の基部１１の外径と略同等で、かつ補強環２の圧入筒部２１の先端からフランジ部２２までの内法長さＬ２は、シール本体１の基部１１の軸方向長さＬ１よりも短いものとなっている。なお、実寸ではＬ１−Ｌ２は０．１ｍｍ以上としてある。
【００２２】
したがってシール本体１の基部１１は、補強環２の圧入筒部２１の内周に収容状態に保持可能であって、図２に示す装着状態では、補強環２のフランジ部２２とハウジング３のシール装着部３２の端面３２ａの間で軸方向へ圧縮され、すなわち補強環２のフランジ部２２が前記基部１１の軸方向外側となる端面１１ａに圧接すると共にこの基部１１の軸方向内側となる端面１１ｂがハウジング３のシール装着部３２の端面３２ａに圧接するようになっている。
【００２３】
以上のような構成を備える第一の実施の形態による補強環付きダストシールは、図１に示す未装着状態から、たとえばシール本体１の基部１１を、シールリップ１２が補強環２のフランジ部２２側を向くようにこの補強環２の圧入筒部２１の内周へ収容した状態で、圧入筒部２１を、その先端がハウジング３のシール装着部３２の端面３２ａに当接するまで、このシール装着部３２の内周面３２ｂに圧入することによって、図２に示すように装着することができる。
【００２４】
この装着状態では、シール本体１の基部１１が、補強環２を介してハウジング３のシール装着部３２に保持され、ハウジング３の外部Ａを向いたシールリップ１２の先端内径部が軸４の外周面に摺動可能に密接されることによって、外部Ａのダストや泥水等がハウジング３の軸孔３１内の不図示の軸受部へ浸入するのを防止するものである。
【００２５】
ここで、シール本体１の基部１１は、ハウジング３のシール装着部３２の内周面３２ｂに圧入筒部２１が圧入された補強環２のフランジ部２２とハウジング３のシール装着部３２の端面３２ａの間で軸方向へ圧縮され、その反力によって、基部１１の両端面１１ａ，１１ｂが補強環２のフランジ部２２及びハウジング３のシール装着部３２の端面３２ａに圧接すると共に、外周面１１ｃも膨出して補強環２の圧入筒部２１の内周面に圧接しているので、前記ハウジング３及び補強環２との摩擦トルクが、軸４との摺動に伴ってシールリップ１２に作用する摩擦トルクよりも十分に大きいものとなっている。したがって、補強環２とシール本体１は非接着であるにも拘らず、軸４との摺動に伴ってシールリップ１２に作用する摩擦トルクによりシール本体１が軸４に追随して共回りしてしまうのを有効に防止することができる。
【００２６】
次に、図３及び図４は第二の実施の形態を示すものである。この実施の形態において、上述した第一の実施の形態と異なるところは、補強環２の圧入筒部２１が、シール本体１の基部１１の内周面１１ｄに圧接すると共にこの基部１１の外周面１１ｃをハウジング３のシール装着部３２の内周面３２ｂに圧接させるものである点にある。
【００２７】
詳しくは、シール本体１は、図３に示すように、基部１１が第一の実施の形態のものよりも径方向肉厚ｔが薄肉の円筒状に形成されており、ハウジング３のシール装着部３２の内周面３２ｂの内径をＤ３、補強環２の圧入筒部２１の外径をＤ２とすると、基部１１の径方向肉厚ｔは、（Ｄ３−Ｄ２）/２よりも僅かに大きいものとなっている。なお、実寸ではｔ−{（Ｄ３−Ｄ２）/２}は０．１ｍｍ以上としてある。
【００２８】
したがって図４に示す装着状態では、シール本体１の基部１１は、その内周に圧入された補強環２の圧入筒部２１とハウジング３のシール装着部３２の内周面３２ｂの間で径方向へ圧縮され、すなわち補強環２の圧入筒部２１の外周面が前記基部１１の内周面１１ｄに圧接すると共にこの基部１１の外周面１１ｃがハウジング３のシール装着部３２の内周面３２ｂに圧接するようになっている。また、シール本体１の基部１１とシールリップ１２の間には径方向へ延びる中間部１３が形成されており、この中間部１３は、補強環２のフランジ部２２と前記シール装着部３２の端面３２ａとの間で挟持されるようになっている。
【００２９】
以上のような構成を備える第二の実施の形態による補強環付きダストシールは、図３に示す未装着状態から、たとえば、まずシール本体１の基部１１を、シールリップ１２が補強環２のフランジ部２２側を向くようにしてハウジング３のシール装着部３２に挿入してから、前記基部１１の内周に補強環２の圧入筒部２１を、フランジ部２２がシール本体１の中間部１３側を向くようにして圧入することによって、図４に示すように装着することができる。
【００３０】
この装着状態では、シール本体１の基部１１及び中間部１３が、補強環２とハウジング３のシール装着部３２の間に挟着され、ハウジング３の外部Ａを向いたシールリップ１２の先端内径部が軸４の外周面に摺動可能に密接されることによって、外部Ａのダストや泥水等がハウジング３の軸孔３１内の不図示の軸受部へ浸入するのを防止するものである。
【００３１】
ここで、シール本体１の基部１１は、その内周に圧入された補強環２の圧入筒部２１とハウジング３のシール装着部３２の内周面３２ｂの間で径方向へ圧縮され、その反力によって、基部１１の内周面１１ｄ及び外周面１１ｃが補強環２の圧入筒部２１及び前記シール装着部３２の内周面３２ｂに圧接すると共に、シール本体１の中間部１３も補強環２のフランジ部２２とシール装着部３２の端面３２ａの間に挟持されているので、前記ハウジング３及び補強環２との摩擦トルクが、軸４との摺動に伴ってシールリップ１２に作用する摩擦トルクよりも十分に大きいものとなっている。したがって、補強環２とシール本体１は非接着であるにも拘らず、軸４との摺動に伴ってシールリップ１２に作用する摩擦トルクによりシール本体１が軸４に追随して共回りしてしまうのを有効に防止することができる。
【００３２】
次に、図５は第三の実施の形態を示すものである。この実施の形態は、先に説明した第一の実施の形態において、シール本体１が、ハウジング３の外部Ａを向いたシールリップ１２と、その反対側を向いた対油シールリップ１４を有するものである。また、これらシールリップ１２及び対油シールリップ１４の根元は、径方向へ延びる中間部１３を介して基部１１における補強環２のフランジ部２２側の端部と連続している。
【００３３】
この実施の形態も、第一の実施の形態と同様、シール本体１の基部１１が、ハウジング３のシール装着部３２の内周面３２ｂに圧入筒部２１が圧入された補強環２のフランジ部２２とハウジング３のシール装着部３２の端面３２ａの間で軸方向へ圧縮され、その反力によって、基部１１の両端面１１ａ，１１ｂが補強環２のフランジ部２２及びハウジング３のシール装着部３２の端面３２ａに圧接すると共に、外周面１１ｃも膨出して補強環２の圧入筒部２１の内周面に圧接するので、補強環２とシール本体１は非接着であるにも拘らず、軸４との摺動に伴ってシールリップ１２及び対油シールリップ１４に作用する摩擦トルクによりシール本体１が軸４に追随して共回りしてしまうのを有効に防止することができる。
【００３４】
図６は第四の実施の形態を示すものである。この実施の形態も、第三の実施の形態と同様、シール本体１が、ハウジング３の外部Ａを向いたシールリップ１２と、その反対側を向いた対油シールリップ１４を有し、その根元が、径方向へ延びる中間部１３を介して基部１１における補強環２のフランジ部２２側の端部と連続しているものである。
【００３５】
また、シール本体１の基部１１は、その内周にあってシール装着部３２の端面３２ａに先端が当接した補強環２の圧入筒部２１と、ハウジング３のシール装着部３２の内周面３２ｂの間で径方向へ圧縮され、その反力によって、基部１１の内周面１１ｄ及び外周面１１ｃが補強環２の圧入筒部２１及び前記シール装着部３２の内周面３２ｂに圧接すると共に、シール本体１の中間部１３が、補強環２のフランジ部２２と、ハウジング３の外端面にボルト３４で緊結されたプレート３３の間に挟持されることによって、前記ハウジング３、プレート３３及び補強環２との摩擦トルクが、軸４との摺動に伴ってシールリップ１２に作用する摩擦トルクよりも十分に大きいものとなっている。したがって、補強環２とシール本体１は非接着であるにも拘らず、軸４との摺動に伴ってシールリップ１２に作用する摩擦トルクによりシール本体１が軸４に追随して共回りしてしまうのを有効に防止することができる。
【００３６】
ところで、図１及び図２に示す第一の実施の形態あるいは図５に示す第三の実施の形態のように、シール本体１の基部１１を、補強環２のフランジ部２２とハウジング３のシール装着部３２の端面３２ａの間で軸方向へ圧縮するものにおいては、図７に示すように、圧縮反力によって基部１１の軸方向内側（端面１１ｂ側）が内径側へ押し出されるような曲げ変形を受けて軸４に対するシールリップ１２の所定の接触状態が得られなくなることが懸念される。また、図３及び図４に示す第二の実施の形態も、シール本体１の基部１１が、補強環２の圧入筒部２１とシール装着部３２の内周面３２ｂの間で径方向へ圧縮されることによる反力が中間部１３を介してシールリップ１２を内径側へ押し出すように作用し、軸４に対するシールリップ１２の所定の接触状態が得られなくなることが懸念される。図８に示す第五の実施の形態、図９、図１０に示す第六の実施の形態、及び図１１に示す第七の実施の形態は、このような基部１１の変形を防止するものである。
【００３７】
このうち、図８に示す第五の実施の形態は、第一の実施の形態におけるシール本体１の基部１１の軸方向外側となる端面１１ａに、径方向に延びる溝状の複数の凹部１５を円周方向等間隔で形成したものである。
【００３８】
このように構成すれば、シール本体１の基部１１が、補強環２のフランジ部２２とハウジング３のシール装着部３２の端面３２ａの間で軸方向へ圧縮されることによる応力が凹部１５によって吸収されるので、シールリップ１２への影響を緩和することができるばかりでなく、補強環２のフランジ部２２に対する摩擦トルクが大きくなるので、小さな圧縮量でもシール本体１の共回りを有効に防止することができる。
【００３９】
また、図９及び図１０に示す第六の実施の形態は、第二の実施の形態におけるシール本体１の基部１１の外周面１１ｃに、径方向に延びる溝状の複数の凹部１６を円周方向等間隔で形成したものである。
【００４０】
このように構成すれば、シール本体１の基部１１が、補強環２の圧入筒部２１とシール装着部３２の内周面３２ｂの間で径方向へ圧縮されることによる応力が凹部１６によって吸収されるので、シールリップ１２への影響を緩和することができるばかりでなく、シール装着部３２の内周面３２ｂに対する摩擦トルクが大きくなるので、小さな圧縮量でもシール本体１の共回りを有効に防止することができる。
【００４１】
また、図１１に示す第七の実施の形態は、第一の実施の形態におけるシール本体１の基部１１の軸方向外側となる端面１１ａに、径方向に延びる複数の凸条１７を円周方向等間隔で形成したものである。なお、凸条１７は、請求項３に記載の凸部に相当するものである。
【００４２】
この場合も、シール本体１の基部１１が、補強環２のフランジ部２２とハウジング３のシール装着部３２の端面３２ａの間で軸方向へ圧縮されることによる応力が凸条１７に集中することよって吸収されるので、シールリップ１２への影響を緩和することができるばかりでなく、補強環２のフランジ部２２に対する摩擦トルクが大きくなるので、小さな圧縮量でもシール本体１の共回りを有効に防止することができる。
【００４３】
次に、図１２は第八の実施の形態を示すものである。この実施の形態は、第一の実施の形態におけるシール本体１の基部１１の外周面１１ｃのうち、軸方向内側（端面１１ｂ側）の端部近傍に、複数の係合突起（図では１個のみ示される）１８を円周方向等間隔で形成すると共に、補強環２の圧入筒部２１の先端に、前記係合突起１８との嵌合により円周方向へ係合可能な複数の係合切欠２３を円周方向等間隔で形成したものである。なお、係合突起１８及び係合切欠２３は、請求項４に記載の係合手段に相当するものである。
【００４４】
このような構成を備える第八の実施の形態による補強環付きダストシールは、図示の未装着状態から、たとえば、シール本体１の基部１１を、シールリップ１２が補強環２のフランジ部２２側を向くようにこの補強環２の圧入筒部２１の内周へ収容すると共に、係合切欠２３と係合突起１８を嵌合させた状態としてから、圧入筒部２１を、その先端がハウジング３のシール装着部３２の端面３２ａに当接するまで、このシール装着部３２の内周面３２ｂに圧入することによって装着することができる。
【００４５】
そしてこの装着状態では、シール本体１の基部１１は、その両端面１１ａ，１１ｂが、ハウジング３のシール装着部３２の内周面３２ｂに圧入筒部２１が圧入された補強環２のフランジ部２２とハウジング３のシール装着部３２の端面３２ａに圧接すると共に、基部１１の係合突起１８が補強環２の係合切欠２３と円周方向へ係合しているので、補強環２とシール本体１は非接着であるにも拘らず、軸４との摺動に伴ってシールリップ１２に作用する摩擦トルクによるシール本体１の共回りが確実に阻止される。
【００４６】
さらに、図１２は第八の実施の形態を示すものである。この実施の形態は、第一の実施の形態におけるシール本体１の基部１１を、軸方向肉厚よりも径方向肉厚を大きくしたものである。
【００４７】
すなわちこの構成によれば、基部１１の両端面１１ａ，１１ｂの接触面積が大きくなるため共回りしにくくなり、しかも、圧縮反力によって基部１１の軸方向内側（端面１１ｂ側）が内径側へ押し出されるような曲げ変形が生じにくくなる。
【符号の説明】
【００４８】
１  シール本体
１１  基部
１５，１６  凹部
１７  凸条
１８  係合突起（係合手段）
１２  シールリップ
１３  中間部
１４  対油シールリップ
２  補強環
２１  圧入筒部
２２  フランジ部
２３  係合切欠（係合手段）
３  ハウジング
３１  軸孔
３２  シール装着部
４  軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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