(57)【要約】【課題】  軸受部のシール構造及び弾性シールリングに関し、構成が簡素でコストを削減しながら強靱且つ優れたシール性を実現できるようにする。【解決手段】  第１ボス部１における周面１ｂと摺動面１ｃとの角部を直線状に面取りして形成された環状の第１溝面１ａと、第１溝面１ａに対向し第２ボス部２における周面２ｂと摺動面２ｃとの角部を直線状に面取りして形成された第２溝面２ａと、第１溝面１ａに対面して面接触する第１面部３１と第２溝面２ａに対面して面接触する第２面部３２とを有し、第１溝面１ａと第２溝面２ａとによって形成される溝内に弾性的に環装されるとともに、第１ボス部１及び第２ボス部２の周面１ｂ，２ｂを支軸４方向へ延長した面を含む内部側に配設される弾性リングシール３とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械に搭載される作業用装置の一部材を他部材に対し支軸を介して揺動自在に軸支する軸受部に設けられ、該一部材の支軸周囲を補強する第１ボス部と該他部材の支軸周囲を補強する第２ボス部との摺動面を封止するためのシール構造であって、
該支軸の軸心を通る断面において、該第１ボス部における周面と該摺動面との角部を直線状に面取りして形成された環状の第１溝面と、
該第１溝面に対向し、該支軸の軸心を通る断面において、該第２ボス部における周面と該摺動面との角部を直線状に面取りして形成された第２溝面と、
該第１溝面と該第２溝面とによって形成される溝内に弾性的に環装されるとともに、該第１ボス部及び該第２ボス部の周面を該支軸方向へ延長した面を含む内部側に配設される弾性リングシールとを備え、
該弾性リングシールは、該第１溝面に対面して面接触する第１面部と該第２溝面に対面して面接触する第２面部とを有する
ことを特徴とする、軸受部のシール構造。
【請求項２】
該第１溝面及び該第２溝面は、該支軸の軸心に垂直な所定平面に対して互いに面対称に形成される
ことを特徴とする、請求項１記載の軸受部のシール構造。
【請求項３】
該弾性リングシールは、該軸受部の支軸の軸心を中心軸とする筒面状に形成された第３面部を有する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の軸受部のシール構造。
【請求項４】
該弾性リングシールは、該支軸の軸心を通る断面において、該第１面部，該第２面部及び該第３面部を各辺とした三角形状に形成される
ことを特徴とする、請求項３記載の軸受部のシール構造。
【請求項５】
該弾性リングシールは、該支軸の軸心を通る断面において、該第３面部を下底とした台形状に形成される
ことを特徴とする、請求項３記載の軸受部のシール構造。
【請求項６】
作業機械のアーム先端に設けられてアタッチメントを揺動自在に軸支する本体ボスと該本体ボスに対し支軸を介して軸支されるアタッチメントボスとを有する軸受部における該本体ボス及び該アタッチメントボスの摺動面を封止するためのシール構造であって、
該支軸の軸心を通る断面において、該本体ボスの該摺動面側における周縁角を直線状に面取りして形成された第１溝面と、
該第１溝面に対向し、該支軸の軸心を通る断面において、該アタッチメントボスの該摺動面側における周縁角を直線状に面取りして形成された第２溝面と、
該第１溝面と該第２溝面とによって形成される溝内に弾性的に環装されるとともに、該本体ボス及び該アタッチメントボスの周面の該支軸方向への延長面を含んで該延長面よりも内側に配設される弾性リングシールとを備え、
該弾性リングシールは、該支軸の軸心を通る断面において、該第１溝面に対面して面接触する第１面部と該第２溝面に対面して面接触する第２面部とを有する
ことを特徴とする、軸受部のシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械に搭載される作業用装置の軸受部における摺動面を封止するのに用いて好適な軸受部のシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルに代表される作業機械には、油圧駆動のさまざまな作業用装置が設けられている。これらの作業用装置には、軸部材によって複数の部材を互いに揺動可能に枢結する軸受部が多数設けられており、例えばブーム及びスティック，スティック及びバケット等が軸受部によって互いにピン接合される。なお、これらの各部材間には油圧駆動のアクチュエータが設けられており、アクチュエータの伸縮量を制御することによって各部材を揺動駆動し、作業用装置全体として複雑な動作を実現するようになっている。
【０００３】
作業用装置の軸受部には、部材間の摺動面の外周部に環状の溝が形成されている。例えば、スティックとバケットとを枢結する軸受部の場合、スティックのボスとバケットのボスとの摺動面の端部において、互いのボスを分け隔てるように、断面Ｖ字あるいはＵ字形状の環状溝が設けられる。そして、このような環状溝に、シール部材（封止部材）としてのＯリングシールが、いわゆるダストシールとして嵌め込まれている（例えば、特許文献１参照）。このように、Ｏリングシールによって軸受部の摺動面の端部を塞くことで、二部材の間に異物が入り込むことを防止できるようになっている。
【０００４】
なお、一般にこのようなＯリングシールには、合成ゴムや合成樹脂等の弾性体が用いられて、環状溝へ弾性的に嵌め込まれるようになっている。
【特許文献１】実開７−２５０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この軸受部，とりわけ作業用装置の先端付近に設けられる軸受部においては、作業機械の稼働時に掘削した土砂や岩石等の異物がシール部材に直接接触することがあるため、シール部材の実質的な断面積が減少してシール性能の低下をもたらしかねない。
特に、シール部材は弾性的に環状溝を締め付けるように嵌め込まれているため、その外周側において、内周側よりも比較的大きな張力が作用している。そのため、外周側に異物が僅かに接触した場合であっても、シール部材自身の張力によって断面積が減少しやす異傾向にある。
【０００６】
このような理由から、作業機械の軸受部に用いられるシール部材には、耐摩耗性，耐衝撃性に優れた高価な材質のものが使用されるようになっているものの、作業機械の使用環境によっては頻繁に交換することが好ましい場合もあり、ランニングコストが上昇してしまうおそれがある、という課題がある。
また、例えば上述の特許文献１に記載の技術では、シール部材としてＯリングシールが用いられるようになっているが、一般的なＯリングシールは、断面が円形で環状に形成されている。そのため、環状溝を構成する溝面に対して接触面積を大きくすることが難しい、という課題もある。すなわち、断面形状が直線状に形成された溝面に対し、Ｏリングシールの外形は弧を描くような曲面に形成されているため、溝面とＯリングシールの外面とが断面上において略点で接触することになる（つまり、立体的に見れば、溝面に対してＯリングシールが線状に接触することになる）。このため、軸受部の部材間に摺動運動が生じたときに、溝面とＯリングシールとの間に僅かに隙間が生じやすく、シール効果が低下するおそれがある。
【０００７】
なお、このような課題に対して、例えば、環状溝に対して環径の小さいＯリングシールを用い、Ｏリングシールの径が拡大するように大きく弾性変形させて取付ければ、溝面への締め付けが強くなり、溝面とＯリングシールとの隙間の発生を抑えやすくすることができるが、それに伴ってＯリングシールの張力がさらに大きくなってしまう。つまり、異物の接触によるリスクが上昇することになり、軸受部のシール部材においては、シール部材自身の耐久性とシール効果とをともに向上させることが困難なのである。結果として、作業機械の軸受部には、これらの条件を満足する材質のよい高価なシール部材を使用しなければならず、製造にかかるコスト削減が難しい、という実情がある。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み案出されたもので、コストを削減でき、構成が簡素で強靱且つシール性に優れた、軸受部のシール構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の軸受部のシール構造（請求項１）は、作業機械に搭載される作業用装置の一部材を他部材に対し支軸を介して揺動自在に軸支する軸受部に設けられ、該一部材の支軸周囲を補強する第１ボス部と該他部材の支軸周囲を補強する第２ボス部との摺動面を封止（シール）するためのシール構造であって、該支軸の軸心を通る断面において、該第１ボス部における周面と該摺動面との角部を直線状に面取りして形成された環状の第１溝面と、該第１溝面に対向し、該支軸の軸心を通る断面において、該第２ボス部における周面と該摺動面との角部を直線状に面取りして形成された第２溝面と、該第１溝面と該第２溝面とによって形成される溝内に弾性的に環装されるとともに、該第１ボス部及び該第２ボス部の周面を該支軸方向へ延長した面を含む内部側に配設される弾性リングシールとを備え、該弾性リングシールは、該第１溝面に対面して面接触する第１面部と該第２溝面に対面して面接触する第２面部とを有することを特徴としている。
【００１０】
また、該第１溝面及び該第２溝面は、該支軸の軸心に垂直な所定平面に対して互いに面対称に形成されることが好ましい（請求項２）。なお、この場合、第１面部及び第２面部についても、該支軸の軸心に垂直な所定平面に対して互いに面対称に形成されることになる。
また、該弾性リングシールは、該軸受部の支軸の軸心を中心軸とする筒面状に形成された第３面部を有することが好ましい（請求項３）。
【００１１】
さらに、該弾性リングシールは、該支軸の軸心を通る断面において、該第１面部，該第２面部及び該第３面部を各辺とした三角形状に形成されることが好ましく（請求項４）、あるいは、該支軸の軸心を通る断面において、該第３面部を下底とした台形状に形成されることが好ましい（請求項５）。
本発明の軸受部のシール構造（請求項６）は、作業機械のアーム先端に設けられてアタッチメントを揺動自在に軸支する本体ボス（第１ボス部）と該本体ボスに対し支軸を介して軸支されるアタッチメントボス（第２ボス部，バケットボス）とを有する軸受部における該本体ボス及び該アタッチメントボスの摺動面を封止するためのシール構造であって、該支軸の軸心を通る断面において、該本体ボスの該摺動面側における周縁角を直線状に面取りして形成された第１溝面と、該第１溝面に対向し、該支軸の軸心を通る断面において、該アタッチメントボスの該摺動面側における周縁角を直線状に面取りして形成された第２溝面と、該第１溝面と該第２溝面とによって形成される溝内に弾性的に環装されるとともに、該本体ボス及び該アタッチメントボスの周面の該支軸方向への延長面を含んで該延長面よりも内側に配設される弾性リングシールとを備え、該弾性リングシールは、該支軸の軸心を通る断面において、該第１溝面に対面して面接触する第１面部と該第２溝面に対面して面接触する第２面部とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の軸受部のシール構造（請求項１）によれば、弾性リングシールが第１ボス部及び第２ボス部の周面よりも内側（周面の延長面を含む内部側）に配設されるため、土砂や岩石などの異物が弾性リングシールに直接あたりにくくすることができる。また、弾性リングシールの第１面部及び第２面部がそれぞれ第１溝面及び第２溝面に対面して面接触するため、接触面積を大きくしてシール性能を向上させることができる。また、シール部材の耐久性及びシール効果を向上させることによって、ランニングコストや製造コストを低減させることができる。
【００１３】
また、本発明の軸受部のシール構造（請求項２）によれば、第１溝面と第２溝面とが面対称の形状に形成されるため、構成が簡素となり、容易に面取り加工が行えるようになる。また、弾性リングシールについても、第１面部と第２面部とが面対称の形状となるため、容易に加工することができる。また、第１面部及び第１溝面間の接触圧と、第２面部及び第２溝面間の接触圧とを等しくすることができる。
【００１４】
また、本発明の軸受部のシール構造（請求項３）によれば、弾性リングシールの第３面部が筒面状に形成されているため、軸受部の組立時に、弾性リングシールの内周と外周とを反転させて、第３面部をボス部の周面接触した状態に仮置きしておくことが容易となり、作業性，施工性を向上させることができる。
また、本発明の軸受部のシール構造（請求項４）によれば、構成が簡素であり、弾性リングシールの製作コストを低減させることができる。
【００１５】
また、本発明の軸受部のシール構造（請求項５）によれば、簡素な構成で、弾性リングシールの製作コストを低減させることができる。また、弾性リングシールにおける第３面部の反対側（内周面側）に台形の上底をなす面が形成されるため、例えば断面が三角形状の弾性リングシールのように、第１面部と第２面部とによって形成される峰部（鋭角に形成された部位）の摩耗のおそれがなく、弾性リングシールの内周面側の形状を保持できる。
【００１６】
また、本発明の軸受部のシール構造（請求項６）によれば、作業用装置のアーム先端に設けられる軸受部において、弾性リングシールの耐久性及びシール効果を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図３は本発明の一実施形態にかかる軸受部のシール構造を示すものであり、図１は本シール構造が適用された軸受部の全体構成を示す断面図、図２は本軸受部に用いられる弾性リングシールの構成例を示す拡大断面図であり、（ａ）は三角形状の弾性リングシールを示し、（ｂ）はその仮置き状態を示し、（ｃ）は台形状の弾性リングシールを示すものであり、図３は本シール構造が適用された作業機械のスティック先端部の全体構成を模式的に示す分解斜視図である。
【００１８】
［構成］
本発明の一実施形態としてのシール構造が適用された作業機械のスティック先端部の全体構成を図３に示す。
本作業機械のスティック７及びバケット５は、軸受部１０を介して連結される。この軸受部１０は、図３に示すように、作業機械のスティック７の先端部においてバケット５を揺動自在に軸支するように機能する。スティック先端部には、軸受部１０の支軸４を挿通可能に穿孔された軸孔１１を有する二つの本体ボス（第１ボス部）１が備えら、一方、バケット５には、本体ボス１の両側面に設けられ軸孔１１と同軸貫通するように穿孔された軸孔１２を有するバケットボス（第２ボス部，アタッチメントボス）２が備えられる。各本体ボス１及びバケットボス２は、スティック７及びバケット５の軸受部１０における支軸４周囲を補強するようになっている。
【００１９】
図３に示すように、バケットボス２は、一つの本体ボス２に対してその両側面に一つずつ設けられて本体ボス１を挟み込むように配置されており、一本の支軸４がこれらのバケットボス２及び本体ボス１の軸孔１２へ挿通されて、一つの軸受部１０が構成される。これにより、バケット５がスティック７に対して摺動する時には、バケットボス２は本体ボス１に対して支軸４を軸として摺動する。
また、スティック７の先端には、このような軸受部１０が二つ設けられており、一方の軸受部１０が他方に対しリンク部材を介して揺動しうるように平行に配置されている。なお、バケットボス２は、バケット５の基部に立設する一対のヒンジプレート６に固設されている。
【００２０】
次に、図１を用いて軸受部１０の断面構造を説明する。図１に示すように、本体ボス１及びバケットボス２は、それぞれ、摺動面１ｃ，２ｃを介して摺動するようになっている。また、本体ボス１の摺動面１ｃの外周端には、支軸４の軸心を通る断面において、本体ボス１の摺動面１ｃと周面１ｂとによって形成される角部（周縁部）を直線状に面取りして切削形成された第１溝面１ａが設けられている。同様に、バケットボス２の摺動面２ｃの外周端にも、支軸４の軸心を通る断面において、バケットボス２の摺動面２ｃと周面２ｂとによって形成される角部を直線状に面取りして切削形成された第２溝面２ａが設けられている。
【００２１】
第１溝面１ａ及び第２溝面２ａは、互いに所定の傾斜角をなして対面配置されており、図１に示すように、断面形状が略Ｖ字形状の溝をなしている。第１溝面１ａ及び第２溝面２ａは、それぞれ、本体ボス１及びバケットボス２の周面１ｂ，２ｂの全周に亘って形成されており、対向し合う第１溝面１ａと第２溝面２ａとによって形成される溝は、本体ボス１及びバケットボス２の全周に環状形成されている。なお、本実施形態では、第１溝面１ａ及び第２溝面２ａが、支軸に垂直な所定平面（すなわち、摺動面１ｃと摺動面２ｃとの中間に位置して支軸４に垂直な平面）に対して互いに面対称に形成されている。
【００２２】
また、第１溝面１ａと第２溝面２ａとによって形成される溝内には、弾性的に環装されるＯリングシール（弾性リングシール）３が備えられる。このＯリングシール（以下、単にシールとも呼ぶ）３は、図２（ａ）に示す断面形状を有しており、第１溝面１ａに対面して面接触する第１面部３１と、第２溝面２ａに対面して面接触する第２面部３２とを備えて構成されている。これにより、第１溝面１ａ及び第１面部３１，第２溝面２ａ及び第２面部３２における各接触面積が大きくなり、摺動面１ｃ，２ｃを外部から封止（シール）できるようになっている。
【００２３】
シール３は、支軸４を中心軸とする筒面状に形成された第３面部３３を備えており、図２（ａ）に示すように、断面形状が第１面部３１，第２面部３２及び第３面部３３を各辺とした三角形状に形成されている。つまり本実施形態では、第１面部３１と第２面部３２とが、支軸４の軸心を通る断面に対して面対称に形成されており、シール３の断面形状が二等辺三角形状に形成されている。そして、第１溝面１ａと第２溝面２ａとによって形成される溝内において、シール３は、本体ボス１の周面１ｂ及びバケットボス２の周面２ｂを支軸４方向へ延長した延長面を含む内部側に配設されている。
【００２４】
［作用・効果］
本発明の一実施形態にかかる軸受部のシール構造は、上述のように構成されて、以下のような作用・効果を奏する。
まず、環状に形成された図２におけるシール３の外周面側、すなわち、第３面部３３は、支軸４を中心軸とする筒面状に形成されているため、その断面形状が直線状に形成されることになる。したがって、軸受部１０の組立時や分解時において、シール３を摺動面１ｃ，２ｃ端部の外周に取り付けたり取り外したりする場合には、シール３の内周側と外周側とを反転させて、第３面部３３を本体ボス１の外周１ｂ面又はバケットボス２の外周２ｂ面に容易に仮置きしておくことができる。
【００２５】
つまり、例えば断面形状が円形の典型的なＯリングシールの場合には、仮置きのために外周面１ｂ，２ｂ上にＯリングシールを環装しておこうとしても、支軸４方向への転がりが生じやすく、安定した仮置きが望めない。しかし、本実施形態によれば、第３面部３３の形状が支軸４を中心軸とする筒面状に形成されているため、図２（ｂ）に示すように、外周２ｂ面（又は外周１ｂ面）に対して第３面部３３が面接触した状態を保つことができ、安定した仮置き状態を実現できるのである。これにより、軸受部１０の組み付け時における手間を軽減することができ、施工性を向上させることができる。
【００２６】
また、本シール３は、第１溝面１ａと第２溝面２ａとによって形成される溝内において、本体ボス１の周面１ｂ及びバケットボス２の周面２ｂを支軸４方向へ延長した延長面を含む内部側に配設されるようになっているため、土砂や岩石などの異物が弾性リングシールに直接あたりにくくすることができる。つまり、例えば作業機械の稼働時に、掘削した土砂や岩石等の異物がアーム７先端に設けられた軸受部１０付近に接触したとしても、シール３よりも先に本体ボス１の周面１ｂ又はバケットボス２の周面２ｂに接触しやすくなるため、シール３自体への接触を減少させることができる。これにより、シール３として耐摩耗性，耐衝撃性に優れた高価な材質のものを使用する必要がなくなり、コストを削減できる。
【００２７】
なお、例えば断面形状が円形の典型的なＯリングシールと比較すると、図２（ａ）に示すように、周面１ｂ，２ｂよりも外周側（すなわち、図２（ａ）中上方向）へ突出する部分がないため、シール３の表面に作用している張力（第３面部３３における表面張力）が比較的小さくなる。したがって、耐久性において典型的なＯリングシールよりも有利である。
【００２８】
また、シール３の第１面部３１及び第２面部３２が、それぞれ第１溝面１ａ及び第２溝面２ａに対面して面接触するため、シール３及び本体ボス１間，シール３及びバケットボス２間の接触面積を大きくすることができる。これにより、摺動面１ｃ，２ｃへの異物の進入をより確実に防止することができ、シール性能を向上させることができる。
また、本シール構造によれば、第１溝面１ａと第２溝面２ａとが面対称の形状に形成されるため、構成が簡素となり、容易に面取り加工が行えるようになる。また、シール３についても同様に、支軸４の軸心を通る断面において、第１面部３１と第２面部３２との長さが等しい二等辺三角形状（すなわち、第１面部３１と第２面部３２とが面対称の形状）となるため、容易に加工することができる。さらに、第１面部３１及び第１溝面１ａ間の接触圧と、第２面部３２及び第２溝面２ａ間の接触圧とを等しくすることができ、シール性をより向上させることができる。
【００２９】
このように、本発明の軸受部のシール構造によれば、例えば材質のよい高価なＯリングシールを用いなくても、シール３の断面形状を工夫するというシンプルな構成で、シール３の耐久性及びシール効果を向上させることができ、ランニングコストや製造コストを低減させることができる。
【００３０】
［その他］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００３１】
上述の各実施形態では、シール３の断面形状が第１面部３１，第２面部３２及び第３面部３３を各辺とした三角形状に形成されるようになっているが、例えば図２（ｃ）に示すように、第３面部３３を下底とした台形状に形成されてもよい。この場合、台形の底辺をなすシール３の第３面部３３に対して、第３面部３３の反対側、すなわち、図２（ｃ）におけるシール３の内周側に、台形の上底をなす第４面部３４が形成される。
【００３２】
例えば、断面が三角形状に形成される場合には、第１面部３１と第２面部３２とによって、シール３の内周側に鋭角の峰部が形成されることになる。しかし、上述のように、シール３の断面が台形状に形成された場合には、このような鋭角の峰部がないため、シール３の内周側における摩耗のおそれが減少する。したがって、シール３の内周面側の形状を保持でき、シール３の耐久性をより向上させることができる。
【００３３】
なお、第１溝面１ａ及び第２溝面２ａの各々の傾斜角は任意であるが、第１溝面１ａと第２溝面２ａとが支軸に垂直な所定平面に対して面対称に形成された場合には、図２（ｃ）に示すように、シール３の断面形状が等脚台形状に形成されることになる。この場合、シール３構成が簡素となり、容易に加工できるようになるほか、左右の面部３１，３２に作用する接触面圧を均等にすることができ、シール性をより向上させることができる。
【００３４】
また、上述の実施形態では、シール３の第３面部３３が支軸４を中心軸とする筒面状に形成されているが、シール３が第１溝面１ａと第２溝面２ａとによって形成される溝内において、本体ボス１の周面１ｂ及びバケットボス２の周面２ｂよりも内側に配設されるようになっていれば、第３面部の形状は任意である。
また、上述の実施形態では、本発明のシール構造が作業機械のスティック７の先端における軸受部１０に適用されたものが詳述されているが、軸受部１０の位置や大きさは任意であり、あらゆる軸受部に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態にかかるシール構造を備えた軸受部の全体構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるシール構造を備えた軸受部に用いられる弾性リングシールの構成例を示す拡大断面図であり、（ａ）は二等辺三角形状の弾性リングシールを示す断面図、（ｂ）は図２（ａ）にかかる弾性リングシールの仮置き状態を説明する断面図、（ｃ）は等脚台形状の弾性リングシールを示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるシール構造を備えた軸受部を有する作業機械のスティック先端部の全体構成を模式的に示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  本体ボス（第１ボス部）
１ａ  第１溝面
２  バケットボス（第２ボス部，アタッチメントボス）
２ａ  第２溝面
１ｂ，２ｂ  周面
１ｃ，２ｃ  摺動面
３  Ｏリングシール（シール，弾性リングシール）
３１  第１面部
３２  第２面部
３３  第３面部
３４  第４面部
４  支軸
５  バケット
６  ヒンジプレート
７  スティック
１０  軸受部
【図１】
2006336727.tif 000003
【図２】
2006336727.tif 000004
【図３】
2006336727.tif 000005