(57)【要約】【課題】フローティングシールの圧壊強度を向上可能なフローティングシールの製造方法、フローティングシールの製造装置、及びフローティングシールを提供する。【解決手段】遠心鋳造法によるフローティングシールの製造方法は、金型を加熱する予熱工程と、金型を回転させながら、金型内に溶湯を注入する注湯工程と、金型を加熱するとともに、金型内部で円環状に広げられた溶湯の内周面における冷却を促進させながら、溶湯を凝固させる凝固工程と備える。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心鋳造法によるフローティングシールの製造方法であって、
金型を加熱する予熱工程と、
前記金型を回転させながら、前記金型内部に溶湯を注入する注湯工程と、
前記金型を加熱するとともに、前記金型内部で円環状に広げられた前記溶湯の内周面における冷却を促進させながら、前記溶湯を凝固させる凝固工程と、
を備えるフローティングシールの製造方法。
【請求項２】
前記凝固工程において、前記内周面に送風することによって、前記内周面の冷却を促進させる、
請求項１に記載のフローティングシールの製造方法。
【請求項３】
遠心鋳造法によるフローティングシールの製造装置であって、
回転自在に設けられており、溶湯が注入される金型と、
前記金型を回転させる回転機構と、
前記金型に前記溶湯が注入された場合に、前記金型を加熱する加熱機構と、
前記金型内部で円環状に広げられた前記溶湯の内周面における冷却を促進させる冷却促進機構と、
を備えるフローティングシールの製造装置。
【請求項４】
前記加熱機構は、前記金型の外周を取り囲む電磁誘導コイルである、
請求項３に記載のフローティングシールの製造装置。
【請求項５】
前記冷却促進機構は、前記金型内部に送風する送風機である、
請求項３又は請求項４に記載のフローティングシールの製造装置。
【請求項６】
回転中心軸を中心とする円環状に形成され、金属材料によって構成される本体部を備え、
前記本体部は、前記回転中心軸を含む平面における断面において、
前記金属材料によって構成される金属材料領域と、
集合的に形成された複数の空孔によって構成されており、前記本体部の内周面から離間して形成される空孔集合領域と、
を備えるフローティングシール。
【請求項７】
前記空孔集合領域は、前記本体部の円周方向に沿って円環状に形成される、
請求項６に記載のフローティングシール。
【請求項８】
前記空孔集合領域と前記内周面との径方向における間隔は、前記本体部の軸方向略中央部分の径方向における厚みの１６％以上である、
請求項６又は７に記載のフローティングシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転輪のシール構造に用いられるフローティングシールの製造方法、フローティングシールの製造装置、及びフローティングシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧ショベルやブルドーザなどの履帯式作業機械は、駆動輪、遊動輪及び上下転輪などの回転輪を備える。回転輪には、ベアリング用潤滑油の漏洩抑止と、水分及び土砂などの侵入抑止とを目的として、シール構造が設けられる。
シール構造は、通常、固定側ハウジングと回転側ハウジングとの間に設けられた一対のフローティングシール及び一対の弾性リングによって構成される。一対のフローティングシールは、円環状に形成されており、同一軸上で摺動自在に接している。各フローティングシールは、各フローティングシールの外周に当接される各弾性リングを介して、各ハウジングに支持される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなフローティングシールは、遠心鋳造法や砂型鋳造法などによって製造される（例えば、特許文献２〜特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４００６５公報
【特許文献２】特開２００８−２２１３１１公報
【特許文献３】特開２００８−２２１３１２公報
【特許文献４】特開平１０−９９９５３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、履帯式作業機械が寒冷地において用いられる場合では、弾性リングに付着した水分が氷結することによって、弾性リングが収縮する場合がある。この場合、フローティングシールは、弾性リングの圧縮によって破損するおそれがある。
そのため、回転輪のシール構造に用いられるフローティングシールにおいては、圧壊強度のさらなる向上が期待されている。
【０００６】
本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、フローティングシールの圧壊強度を向上可能なフローティングシールの製造方法、フローティングシールの製造装置、及びフローティングシール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】
【０００７】
本発明に係る遠心鋳造法によるフローティングシールの製造方法は、金型を加熱する予熱工程と、金型を回転させながら、金型内部に溶湯を注入する注湯工程と、金型を加熱するとともに、金型内部で円環状に広げられた溶湯の内周面における冷却を促進しながら、溶湯を凝固させる凝固工程とを備えることを要旨とする。
このように、凝固工程において金型が加熱されるので、空気より熱伝導率の高い金型の温度低下を抑制できる。そのため、金型と接する接触面の冷却が緩和されるので、接触面から溶湯の凝固が進行することを抑制できる。また、凝固工程において内周面の冷却が促進されるので、金型より熱伝導率の低い空気と接する内周面から溶湯の凝固が進行することを促進できる。よって、接触面及び内周面それぞれからバランス良く凝固させることができるので、内周面から離間した位置に複数の空孔を集合的に形成できる。その結果、フローティングシールの圧壊強度を向上することができる。
【０００８】
本発明に係る遠心鋳造法によるフローティングシールの製造装置は、回転自在に設けられており、溶湯が注入される金型と、金型に溶湯が注入された場合に、金型を加熱する加熱機構と、金型内部で円環状に広げられた溶湯の内周面における冷却を促進させる冷却促進機構とを備えることを要旨とする。
本発明に係るフローティングシールは、回転中心軸を中心とする円環状に形成され、金属材料によって構成される本体部を備え、本体部は、回転中心軸を含む平面における断面において、金属材料によって構成される金属材料領域と、集合的に形成された複数の空孔によって構成されており、本体部の内周面から離間して形成される空孔集合領域とを備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、フローティングシールの圧壊強度を向上可能なフローティングシールの製造方法、フローティングシールの製造装置、及びフローティングシールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る履帯式作業機械の終減速装置周辺の構成を示す断面図である。
【図２】本実施形態に係るシール構造の構成を示す拡大断面図である。
【図３】本実施形態に係る第１フローティングシールを第２面側から見た斜視図である。
【図４】図３の切断面Ｐにおける第１フローティングシールの断面図である。
【図５】図４の拡大図である。
【図６】本実施形態に係る第１フローティングシール及び第２フローティングシールの製造装置の構成を示す断面図である。
【図７】本実施形態に係る製造装置３０を回転中心軸Ａ方向から見た平面図である。
【図８】本実施形態に係る第１フローティングシールの製造方法を示すフロー図である。
【図９】本実施形態に係る第１フローティングシールの製造工程における製造装置の断面図である。
【図１０】本実施形態に係る第１フローティングシールの製造工程における金型３１の温度推移を示すグラフである。
【図１１】圧壊強度の測定方法を説明するための図である。
【図１２】圧壊強度と引け巣位置との関係を示すグラフである。
【図１３】本実施形態に係る加熱機構の構成を示す平面図である。
【図１４】本実施形態に係る加熱機構の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なっている場合がある。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
（シール構造の構成）
本実施形態に係るシール構造の構成について、図面を参照しながら説明する。以下においては、シール構造の一例として、油圧ショベルやブルドーザなどの履帯式作業機械が備える終減速装置に設けられるシール構造について説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る履帯式作業機械の終減速装置周辺の構成を示す断面図である。図２は、本実施形態に係るシール構造の構成を示す拡大断面図である。
図１に示すように、履帯式作業機械は、トラックフレーム１０、モータハウジング１１、モータ１２、シャフト１３、減速機１４、減速機ケース１５、ハブ１６、ベアリング１７、駆動輪１８、履帯１９及びシール構造２０を備える。
【００１３】
トラックフレーム１０は、履帯式作業機械の車体フレームである。
モータハウジング１１は、モータ１２を収容する。モータハウジング１１は、ボルトＢ１によって、トラックフレーム１０に取り付けられる。モータハウジング１１は、駆動輪１８の車軸として機能する。
モータ１２は、例えば油圧によって駆動され、シャフト１３に駆動力を供給する。モータ１２は、モータハウジング１１の内部に収容される。図１において、モータ１２は、外延を表す二点鎖線によって示されている。
【００１４】
シャフト１３は、モータ１２から供給される駆動力によって、回転中心軸Ａを中心として回転する。
減速機１４は、所定の減速比によって、シャフト１３の回転を減速させる。減速機１４は、シャフト１３の回転を減速機ケース１５に伝達する。
減速機ケース１５は、減速機１４を収容する。減速機ケース１５は、シャフト１３及び減速機１４を介して伝達されるモータ１２の駆動力によって回転する。
【００１５】
また、減速機ケース１５は、筒部１５ａとカバー１５ｂとによって構成される。筒部１５ａは、減速機１４の外周を取り囲む。筒部１５ａは、ボルトＢ２によってハブ１７に隙間なく取り付けられる。カバー１５ｂは、筒部１５ａの車体外側の開口を覆う。カバー１５ｂは、ボルトＢ３によって筒部１５ａに隙間なく取り付けられる。
ハブ１６は、減速機ケース１５の車体内側に設けられる。ハブ１６は、ベアリング１７を介して、回転自在にモータハウジング１１に取り付けられる。ハブ１６は、減速機ケース１５とともに回転する。
【００１６】
駆動輪１８は、ボルトＢ４によって、ハブ１６の外周に取り付けられる。駆動輪１８は、ハブ１６とともに回転する。
履帯１９は、駆動輪１８に巻回されており、駆動輪１８によって回転される。
シール構造２０は、モータハウジング１１とハブ１６との間に設けられる。シール構造２０によって、モータハウジング１１、減速機ケース１５及びハブ１６によって囲まれた空間Ｍが密閉される。
【００１７】
図２に示すように、シール構造２０は、一対のフローティングシール２１（第１フローティングシール２１ａ、第２フローティングシール２１ｂ）と、一対の弾性リング２２（第１弾性リング２２ａ、第２弾性リング２２ｂ）とを備える。一対のフローティングシール２１は、例えば、15.3％Ｃｒ-2.8％Ｍｏ-1.1％Ｎｉ-1.8％Ｖ-3.5％Ｃを含む鉄基合金などによって構成される。一対の弾性リング２２は、例えば、二トリルゴム、シリコーンゴムなどのゴム部材によって構成される。
【００１８】
一対のフローティングシール２１は、一対の弾性リング２２を介して、モータハウジング１１及びハブ１６に支持される。具体的には、第１フローティングシール２１ａは、第１弾性リング２２ａを介して、モータハウジング１１に弾性的に支持される。第２フローティングシール２１ｂは、第２弾性リング２２ｂを介して、ハブ１６に弾性的に支持される。第１フローティングシール２１ａと第２フローティングシール２１ｂとは、回転中心軸Ａ（図１参照）を中心に配置されており、互いに対向する。第２フローティングシール２１ｂは、ハブ１６とともに回転することによって、第１フローティングシール２１ａと摺動する。
【００１９】
図２に示すように、第１フローティングシール２１ａと第２フローティングシール２１ｂとは、互いに同様の構成を有する。第１フローティングシール２１ａは、第１面ｆ1〜第４面ｆ4、第１凸部ｇ1及び第２凸部ｇ2を有する。第２フローティングシール２１ｂは、第１面ｆ10〜第４面ｆ40、第１凸部ｇ10及び第２凸部ｇ20を有する。
第１面ｆ1は、第１面ｆ10に対向する。第１面ｆ1は、第１面ｆ10と摺動する。第２面ｆ2は、第１フローティングシール２１ａの本体部を挟んで、第１面ｆ1の反対側に設けられる。第３面ｆ3は、第１弾性リング２２ａと接する。第４面ｆ4は、第１フローティングシール２１ａの本体部を挟んで、第３面ｆ3の反対側に設けられる。第１凸部ｇ1は、第１面ｆ1及び第３面ｆ3それぞれの一部を形成する。第１凸部ｇ1は、第１凸部ｇ10と接する。第２凸部ｇ2は、第２面ｆ2及び第３面ｆ3それぞれの一部を形成する。第２凸部ｇ2は、第１弾性リング２２ａを挟んで、第１凸部ｇ1の反対側に設けられる。
【００２０】
第１面ｆ10は、第１面ｆ1に対向する。第１面ｆ10は、第１面ｆ1と摺動する。第２面ｆ20は、第２フローティングシール２１ａの本体部を挟んで、第１面ｆ10の反対側に設けられる。第３面ｆ30は、第２弾性リング２２ｂと接する。第４面ｆ40は、第２フローティングシール２１ｂの本体部を挟んで、第３面ｆ30の反対側に設けられる。第１凸部ｇ10は、第１面ｆ10及び第３面ｆ30それぞれの一部を形成する。第１凸部ｇ10は、第１凸部ｇ1と接する。第２凸部ｇ20は、第２面ｆ20及び第３面ｆ30それぞれの一部を形成する。第２凸部ｇ20は、第２弾性リング２２ｂを挟んで、第１凸部ｇ10の反対側に設けられる。
【００２１】
シール構造２０とベアリング１７との間には、空間Ｎが形成される。空間Ｎには、ベアリング１７用の潤滑油が充填される。シール構造２０の外側には、外部に通じる間隙Ｒが形成される。シール構造２０は、空間Ｎからの潤滑油の漏洩を抑止するとともにと、間隙Ｒからの水分及び土砂などの浸入を抑止する。
なお、一対の弾性リング２２には、間隙Ｒを介して外部から入り込んだ水分が付着する。履帯式作業機械が寒冷地において用いられる場合では、一対の弾性リング２２に付着した水分が氷結することによって、一対の弾性リング２２が収縮する場合がある。この場合、一対のフローティングシール２１には、一対の弾性リング２２から圧縮荷重がかかる。
（フローティングシールの構成）
次に、本実施形態に係るフローティングシールの構成について、図面を参照しながら説明する。第１フローティングシール２１ａと第２フローティングシール２１ｂとは同様の構成を有するので、以下においては、第１フローティングシール２１ａの構成を例に挙げて説明する。
【００２２】
図３は、本実施形態に係る第１フローティングシール２１ａを第２面ｆ2側から見た斜視図である。
第１フローティングシール２１ａは、円環状に形成され、回転中心軸Ａを中心とする円周方向に沿って軸対称に形成される。
第３面ｆ3は、第１フローティングシール２１ａの外周面である。第３面ｆ3は、回転中心軸Ａに沿った方向（以下、「軸方向」という。）に対して傾斜する。具体的には、軸方向に直交する方向（以下、「径方向」という。）において、第２面ｆ2の幅は、第１面ｆ1の幅よりも小さく、第１フローティングシール２１ａは、図４に示すように、軸方向に沿ってテーパー状に形成される。
【００２３】
第４面ｆ4は、第１フローティングシール２１ａの内周面である。第４面ｆ4は、軸方向に沿って形成される。すなわち、第４面ｆ4は、回転中心軸Ａに対して略並行である。
図４は、図３の切断面Ｐにおける第１フローティングシール２１ａの断面図である。なお、図４における切断面Ｐは、第１フローティングシール２１ａの回転中心軸Ａを含む平面である。
【００２４】
第１フローティングシール２１ａ（以下、適宜「本体部」という。）は、金属材料領域Ｓと、空孔集合領域Ｔを有する。
金属材料領域Ｓは、上述した鉄基合金などによって構成される。
空孔集合領域Ｔは、後述する複数の空孔ｔ（いわゆる、引け巣）が集合的に形成される。図示しないが、空孔集合領域Ｔは、回転中心軸Ａを中心とする円周方向に沿って円環状に形成される。また、空孔集合領域Ｔは、回転中心軸Ａを中心とする円周方向に沿って、円環状に断続的に形成されていてもよい。
【００２５】
空孔集合領域Ｔは、内周面である第４面ｆ4から離間している。ここで、空孔集合領域Ｔと第４面ｆ4との径方向の間隔Ｉ1は大きいことが好ましい。特に、間隔Ｉ1は、第１フローティングシール２１ａの軸方向略中央部分の径方向の厚みＩ2の１６％以上であることが好ましい。
本実施形態において、空孔集合領域Ｔは、第１フローティングシール２１ａの軸方向略中央部分に形成されているが、これに限られるものではない。空孔集合領域Ｔは、軸方向略中央部分よりも第１面ｆ1側、或いは軸方向略中央部分よりも第２面ｆ2側に形成されていてもよい。
【００２６】
ただし、第１フローティングシール２１ａの外周面である第３面ｆ3が第１弾性リング２２ａによって圧縮される場合には、第１面ｆ1と第４面ｆ4との境界付近（以下、「角部ｇ3」という。）に近づくほど、発生する応力が大きくなる傾向がある。従って、強度低下の要因となりうる空孔集合領域Ｔは、角部ｇ3から離れた位置に形成されることが好ましい。
【００２７】
図５は、図４に示す空孔集合領域Ｔの拡大図である。図５に示すように、空孔集合領域Ｔは、集合的に形成された複数の空孔ｔによって構成される。このように、複数の空孔ｔは、第１フローティングシール２１ａの内部に分散されておらず、集合的に形成されている。
複数の空孔ｔの総断面積（すなわち、空孔集合領域Ｔの面積）は、金属材料領域Ｓの面積に比べて微小であることが好ましい。
なお、空孔集合領域Ｔは、複数の空孔ｔが集合された１つの空孔のみによって構成されてもよい。
【００２８】
（フローティングシールの製造装置）
次に、遠心鋳造法によるフローティングシールの製造装置について、図面を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係る遠心鋳造法に用いられる製造装置３０の構成を示す断面図である。図７は、本実施形態に係る製造装置３０を回転中心軸Ａ方向から見た平面図である。
【００２９】
図６に示すように、製造装置３０は、金型３１、加熱機構３２、冷却促進機構３３及び回転機構３４を備える。
金型３１は、遠心鋳造法に用いられる金型である。金型３１の内部、すなわち、下型３１ａと上型３１ｂとによって囲われた空間には、高温で溶解された原材料（以下、「溶湯」という。）が注入（以下、「注湯」という。）される。なお、溶湯の原材料としては、例えば、約１６００℃で溶解された15.3％Ｃｒ-2.8％Ｍｏ-1.1％Ｎｉ-1.8％Ｖ-3.5％Ｃを含む鉄基合金などを用いることができる。
【００３０】
金型３１は、下型３１ａと上型３１ｂとによって構成される。下型３１ａは、回転中心軸Ａを中心として回転自在に配設される。上型３１ｂは、下型３１ａ上に配設される。下型３１ａ及び上型３１ｂは、導電性の材料によって構成される。なお、下型３１ａ及び上型３１ｂの熱伝導率は、空気の熱伝導率よりも大きい。
加熱機構３２は、金型３１を加熱する。具体的に、加熱機構３２は、金型３１を予熱するだけでなく、金型３１の内部に注湯された場合（すなわち、後述する凝固工程）にも金型３１を加熱する。
【００３１】
図７に示すように、本実施形態に係る加熱機構３２は、上型３１ｂの外周を取り囲むように配設される。加熱機構３２は、例えば、金型３１から離間するベースに固定された電磁誘導コイルである。加熱機構３２は、交流電源（不図示）に電気的に接続されており、交流電流が通されることによって上型３１ｂを誘導加熱する。上型３１ｂから下型３１ａへの熱伝導によって、金型３１が全体的に加熱される。金型３１の加熱温度は、加熱機構３２に通される交流電流の大きさに応じて調整可能である。
【００３２】
冷却促進機構３３は、金型３１の内部において、円環状に広げられた溶湯の内周面における冷却を促進させる。具体的に、冷却促進機構３３は、後述する凝固工程において、溶湯の所定部位（すなわち、後述する内周面ｆm）の冷却を促進させる。
図６に示すように、本実施形態に係る冷却促進機構３３は、金型３１の内部に送風する送風機である。冷却促進機構３３は、金型３１の内部に気体を送り込むための一対の送風口３３ａを有する。このような気体としては、空気や不活性ガスなどを用いることができる。
【００３３】
回転機構３４は、モータ３４ａ及び回転軸３４ｂを有する。モータ３４ａは、例えば電力によって駆動する電動モータである。回転軸３４ｂは、モータ３４ａから供給される駆動力によって、回転中心軸Ａを中心として回転する。これによって、金型３１は、回転中心軸Ａを中心として回転される。
【００３４】
（フローティングシールの製造方法）
次に、遠心鋳造法によるフローティングシールの製造方法について、図面を参照しながら説明する。第１フローティングシール２１ａと第２フローティングシール２１ｂとは遠心鋳造法によって同様に製造されるので、以下においては、第１フローティングシール２１ａの製造方法を例に挙げて説明する。
図８は、本実施形態に係る第１フローティングシール２１ａの製造方法を示すフロー図である。図９は、本実施形態に係る第１フローティングシール２１ａの製造工程における製造装置３０の断面図である。
図８に示すように、ステップＳ１０において、第１フローティングシール２１ａの製造装置３０を組み立てる。具体的には、上型３１ｂと、上型３１ｂを取り囲む加熱機構３２とを下型３１ａ上に配設した後に、冷却促進機構３３を金型３１の内部に配設する。
【００３５】
ステップＳ２０において、加熱機構３２による誘導加熱によって、上型３１ｂを約３００℃まで予熱する。下型３１ａは、上型３１ｂからの熱伝導によって、上型３１ｂと同様に予熱される。
ステップＳ３０において、金型３１の内表面に塗型材を塗布する。
ステップＳ４０において、塗型材の表面に離型剤を塗布する。
【００３６】
ステップＳ５０において、加熱機構３２による金型３１の加熱を継続しながら、回転機構３４によって、回転中心軸Ａを中心とする金型３１の回転を開始する。金型３１の回転速度は、例えば約７００ｒｐｍである。
ステップＳ６０において、加熱機構３２による金型３１の加熱を継続しながら、注湯する。図９に示すように、遠心力によって金型３１に押し付けられることによって円環状に広げられた状態の溶湯（以下、「溶湯ｍ」という。）には、金型３１の内部に露出する内周面ｆmが形成される。
【００３７】
ステップＳ７０において、加熱機構３２に交流電流を通すことによって金型３１を誘導加熱しながら、冷却促進機構３３の送風口３３ａから内周面ｆmに向かって送風する。これによって、金型３１と接触する面（以下、「接触面ｆn」という。）からの溶湯ｍの凝固が抑制されるとともに、内周面ｆmからの溶湯ｍの凝固が促進される。このように、接触面ｆn及び内周面ｆmからバランス良く凝固が進行することによって、溶湯ｍは全体的に凝固して第１フローティングシール２１ａが形成される。
【００３８】
なお、溶湯ｍの内周面ｆmは、第１フローティングシール２１ａの第４面ｆ4に対応し、溶湯ｍの接触面ｆnは、第１フローティングシール２１ａの第１面ｆ1〜第３面ｆ3に対応する。
ステップＳ８０において、上型３１ｂを下型３１ａから取り外した後に、上型３１ｂから第１フローティングシール２１ａを取り外すことによって金型３１を解体する。
ステップＳ９０において、下型３１ａ及び上型３１ｂから塗型材及び塗型材を剥離することによって金型３１を清掃する。
【００３９】
（金型の温度推移）
次に、遠心鋳造法によるフローティングシールの製造工程における金型の温度推移について、図面を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態に係る第１フローティングシール２１ａの製造工程における金型３１の温度推移を模式的に示すグラフである。
【００４０】
図１０に示すように、第１フローティングシール２１ａの製造工程は、予熱工程、注湯工程、及び凝固工程に分類される。
予熱工程は、金型３１の予熱開始から、溶湯ｍの注湯開始までの工程である。従って、予熱工程は、図８に示すステップＳ２０〜ステップＳ５０に対応する。
注湯工程は、溶湯ｍの注湯開始から、溶湯ｍの注湯終了までの工程である。従って、注湯工程は、図８に示すステップＳ６０に対応する。
【００４１】
凝固工程は、溶湯ｍの注湯終了から、溶湯ｍが全体的に凝固するまでの工程である。従って、凝固工程は、図８に示すステップＳ７０に対応する。
ここで、図１０の凝固工程における実線Ａは、加熱機構３２によって金型３１を加熱する場合の温度推移を示す。すなわち、実線Ａは、本実施形態に係るフローティングシールの製造方法における金型３１の温度推移を示す。これに対して、図１０の凝固工程における破線Ｂは、加熱機構３２によって金型３１を加熱しない場合の温度推移を示す。すなわち、破線Ｂは、従来のフローティングシールの製造方法における金型の温度推移を示す。
【００４２】
図１０に示すように、実線Ａの冷却速度は、破線Ｂの冷却速度よりも小さい。すなわち、金型３１の温度低下率（時間当たりの温度低下量）は、加熱機構３２によって金型３１を加熱しない場合よりも、加熱機構３２によって金型３１を加熱する場合の方が小さい。その結果、接触面ｆnからの溶湯ｍの凝固は抑制される。
なお、本実施形態において、凝固工程における金型３１の加熱温度は、図１０に示すように、金型３１の予熱温度に設定されているが、これに限られるものではない。凝固工程における金型３１の加熱温度は、原材料の種類、金型３１の熱導電率、或いは金型３１のサイズなどを考慮して、適宜設定することができる。
【００４３】
（作用及び効果）
（１）本実施形態に係る第１フローティングシール２１ａの製造方法は、金型３１を加熱するとともに、溶湯ｍの内周面ｆmの冷却を促進させながら、溶湯ｍを凝固させる凝固工程を備える。
このように、凝固工程において金型３１が加熱されるので、空気より熱伝導率の高い金型３１の温度低下を抑制できる。そのため、金型３１と接する接触面ｆnの冷却が緩和されるので、接触面ｆnから溶湯ｍの凝固が進行することを抑制できる。
また、凝固工程において内周面ｆmの冷却が促進されるので、金型３１より熱伝導率の低い空気と接する内周面ｆmから溶湯ｍの凝固が進行することを促進できる。
【００４４】
よって、接触面ｆn及び内周面ｆmそれぞれからバランス良く凝固させることができるので、第４面ｆ4から離間した位置に複数の空孔ｔを集合的に形成できる。その結果、第１フローティングシール２１ａの圧壊強度を向上することができる。
また、本実施形態において、凝固工程では、内周面ｆmに送風することによって、内周面ｆmの冷却を促進させる。従って、内周面ｆmの冷却を、簡易的かつ効率的に促進させることができる。
【００４５】
（２）本実施形態に係る第１フローティングシール２１ａの製造装置３０は、金型３１に注湯された場合に金型３１を加熱する加熱機構３２と、金型３１の内部の冷却を促進させる冷却促進機構３３とを備える。
従って、第１フローティングシール２１ａを製造する際、溶湯ｍの凝固工程において、加熱機構３２によって金型３１を加熱するとともに、内周面ｆmの冷却を促進できる。その結果、第４面ｆ4から離間した位置に複数の空孔ｔを集合的に形成できるので、第１フローティングシール２１ａの圧壊強度を向上することができる。
また、本実施形態において、加熱機構３２は、金型３１の外周を取り囲む電磁誘導コイルである。従って、金型３１を簡易的かつ効率的に加熱できる。
【００４６】
また、本実施形態において、冷却促進機構３３は、金型３１の内部に送風する送風機である。従って、内周面ｆmの冷却を、簡易的かつ効率的に促進できる。
【００４７】
（３）本実施形態に係る第１フローティングシール２１ａは、切断面Ｐにおける断面において、空孔集合領域Ｔを有する。空孔集合領域Ｔは、集合的に形成された複数の空孔ｔによって構成されており、第４面ｆ4（内周面）から離間して形成される。
このように、空孔集合領域Ｔは、第１フローティングシール２１ａの内部の狭い領域に形成される。そのため、圧縮荷重がかけられた場合に、第１フローティングシール２１ａが空孔集合領域Ｔを起点に圧壊することを抑制できる。従って、第１フローティングシール２１ａの圧壊強度を向上することができる。
また、間隔Ｉ1が厚みＩ2の１６％以上である場合には、第１フローティングシール２１ａの圧壊強度を特に向上することができる。
【００４８】
（４）本実施形態において、空孔集合領域Ｔは、第１フローティングシール２１ａの円周方向に沿って円環状に形成される。従って、第１フローティングシール２１ａの圧壊強度を円周方向において略均一化することができる。
なお、第１フローティングシール２１ａの断面における空孔集合領域Ｔの位置は、第１フローティングシール２１ａのいずれの部分を切断面Ｐによって切断した場合であっても略同じであることが好ましい。
【００４９】
[実施例]
以下、本発明に係るフローティングシールの実施例について具体的に説明する。ただし、本発明は、下記の実施例に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができるものである。
（実施例１〜９）
以下の方法によって、実施例１〜９のフローティングシールを作製した。
まず、回転台上に固定された下型上に、上型と上型を取り囲む電磁誘導コイルとを配設した後に、送風機の先端を金型の内部に配設した（図６参照）。
次に、電磁誘導コイルに交流電流を通して上型を誘導加熱することによって、金型を約３００℃に予熱した。
次に、金型の内表面にアルミナ系の塗型材とカーボン系の離型剤とを順次塗布した。
【００５０】
次に、電磁誘導コイルへの通電を継続させながら、１５７５℃で溶解された15.3％Ｃｒ-2.8％Ｍｏ-1.1％Ｎｉ-1.8％Ｖ-3.5％Ｃを含む鉄基合金（以下、「溶湯」という。）を、７００ｒｐｍで回転する金型内部に注いだ。
次に、電磁誘導コイルへの通電と金型の回転とを継続するとともに、溶湯の内周面に送風しながら溶湯を凝固させた。なお、金型の温度は、予熱温度と同じ約３００℃に調整した。
その後、金型を解体して、凝固された溶湯、すなわち、実施例１〜９のフローティングシールを取り出した。
【００５１】
（比較例１〜３）
以下の方法によって、比較例１〜３のフローティングシールを作製した。
まず、実施例１〜９の製造方法と同様に、製造装置の組み立て、金型の予熱、塗型材と離型剤の塗布を行った。
次に、電磁誘導コイルへの通電を止めた後に注湯した。
次に、電磁誘導コイルへの通電を行わずに、溶湯の内周面をバーナーで加熱しながら溶湯を凝固させた。
その後、金型を解体して、比較例１〜３のフローティングシールを取り出した。
【００５２】
（比較例４〜８）
以下の方法によって、比較例４〜８のフローティングシールを作製した。
【００５３】
まず、実施例１〜９の製造方法と同様に、製造装置の組み立て、金型の予熱、塗型材と離型剤の塗布を行った。
次に、電磁誘導コイルへの通電を止めた後に注湯した。
次に、溶湯の内周面への送風と電磁誘導コイルへの通電とを行わずに、金型の回転を継続させながら溶湯を凝固させた。
最後に、金型を解体して、比較例４〜８のフローティングシールを取り出した。
【００５４】
（圧壊強度の測定）
次に、実施例１〜９及び比較例１〜１３のフローティングシールの圧壊強度を測定した。
具体的には、図１１に示すように、Ｏリングが取り付けられた凹部を有する架台に固定された各フローティングシールに圧縮荷重をかけた。この時、図１１に示すように、各フローティングシールの外周側には圧縮応力が作用するが、内周側に向かうに従って圧縮応力が引張応力に転換されるため、各フローティングシールの内周側には引張応力が作用する。そして、各フローティングシールが圧壊したときの圧縮荷重を圧壊強度として測定した。
（引け巣位置の測定）
次に、実施例１〜９及び比較例１〜１３のフローティングシールの内部に形成される引け巣（上述の実施形態に係る「空孔集合領域Ｔ」に対応する。）の位置を測定した。
具体的には、各フローティングシールの本体部を径方向に沿って切断するとともに、切断面において、引け巣と内周面との径方向の間隔を測定した。
なお、本体部の軸方向略中央部分の径方向における厚みは９ｍｍであり、本体部の断面積は、１８５．６ｍｍ2であった。
【００５５】
（圧壊強度と引け巣位置の測定結果）
圧壊強度と引け巣位置の測定結果を表１に示す。また、圧壊強度と引け巣位置との関係を図１２に示す。
【００５６】
【表１】
2011143431.tif 000003
表１及び図１２に示すように、圧壊強度と引け巣位置との間には、引け巣と内周面との間隔が大きいほど圧壊強度が大きいという関係が成立することが確認された。上述のように、フローティングシールの外周面から内周面に向かうほど大きな引張応力が作用するので、引け巣が内周面から離れているほどフローティングシールの圧壊強度は大きくなると推察される。
【００５７】
具体的には、実施例１〜９では、比較例１〜８に比べて、引け巣と内周面との間隔を大きくすることができた。これは、実施例１〜９において、金型の加熱と内周面への送風とを行ったことによって、溶湯の凝固を全体的にバランス良く進行させられたためである。
なお、引け巣と内周面との間隔が、比較例４〜８よりも比較例１〜３の方が小さかったのは、比較例１〜３において内周面側からの凝固を遅らせたためである。
以上のように、実施例１〜９の製造方法によれば、従来の遠心鋳造法に比べて圧壊強度を向上できる。
また、実施例１〜９において、引け巣と内周面との間隔は、１．４６ｍｍ以上であった。従って、引け巣と内周面との間隔を、各フローティングシール本体の１６％以上とすることによって、圧壊強度を向上できることが確認された。
【００５８】
（その他の実施形態）
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
（Ａ）加熱機構３２について
上記実施形態において、加熱機構３２は、金型３１（上型３１ｂ）の外周全体を取り囲むように設けられることとしたが、これに限られるものではない。加熱機構３２は、図１３に示すように、金型３１の外周の一部に沿って設けられる電磁誘導コイルであってもよい。また、このような電磁誘導コイルは、図１４に示すように、金型３１の外周の複数個所に設けられていてもよい。この場合においても、金型３１は回転中心軸Ａを中心として回転されるので、金型３１を円周方向において均等に加熱することができる。
【００５９】
上記実施形態において、加熱機構３２は、金型３１のうち上型３１ｂを加熱することによって、下型３１ａを間接的に加熱することとしたが、これに限られるものではない。加熱機構３２は、下型３１ａの外周を取り囲む電磁誘導コイルであってもよいし、下型３１ａ及び上型３１ｂの外周を取り囲む電磁誘導コイルであってもよい。
上記実施形態において、加熱機構３２は、回転中心軸Ａに沿った上下方向において上型３１ｂを全体的に加熱することとしたが、これに限られるものではない。例えば、加熱機構３２は、上型３１ｂの上側部分のみを加熱してもよい。この場合には、上型３１ｂの上側部分の外周のみに加熱機構３２を配置すればよい。同様に、加熱機構３２は、上型３１ｂの下側部分のみ、或いは中央部分のみを加熱してもよい。また、加熱機構３２は、上下方向において下型３１ａの一部のみを加熱してもよい。
【００６０】
上記実施形態において、加熱機構３２は、予熱工程から凝固工程にかけて、金型３１の同じ部分（上記実施形態では上型３１ｂ）を加熱することとしたが、これに限られるものではない。加熱機構３２は、予熱工程と凝固工程とで、金型３１のうち異なる部分を加熱してもよい。この場合、加熱機構３２は、予熱工程用の加熱機構と凝固工程用の加熱機構とを有していてもよい。
【００６１】
上記実施形態において、加熱機構３２は、回転中心軸Ａを中心とする円周方向において上型３１ｂを全体的に加熱する電磁誘導コイルであることとしたが、これに限られるものではない。例えば、加熱機構３２は、金型３１を直接的に加熱するバーナーなどであってもよい。
【００６２】
（Ｂ）冷却促進機構３３について
上記実施形態において、冷却促進機構３３は、一対の送風口３３ａを有することとしたが、これに限られるものではない。冷却促進機構３３は、１つの送風口３３ａ、或いは３以上の送風口３３ａを有していてもよい。
上記実施形態では特に触れていないが、送風口３３ａから送り込まれる気体の温度は、第１フローティングシール２１ａ及び第２フローティングシール２１ｂの原材料、金型３１の熱導電率、金型３１のサイズ、或いは金型３１の開口径などを考慮して、適宜設定することができる。
上記実施形態において、冷却促進機構３３は、内周面ｆmに送風することによって内周面ｆmの冷却を促進させることとしたが、これに限られるものではない。
【００６３】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００６４】
１０…トラックフレーム、１１…モータハウジング、１２…モータ、１３…シャフト、１４…減速機、１５…減速機ケース、１６…ハブ、１７…ベアリング、１８…駆動輪、１９…履帯、２０…シール構造、２１…フローティングシール、２２…弾性リング、３０…製造装置、３１…金型、３１ａ…下型、３１ｂ…上型、３２…加熱機構、３３…冷却促進機構、３３ａ…送風口、Ｂ…ボルト、Ｍ…空間、Ｎ…空間、Ｐ…切断面、Ｒ…間隙、Ｓ…金属材料領域、Ｔ…空孔集合領域、ｆ1〜ｆ4…第１面〜第４面、ｆm…内周面、ｆn…接触面、ｇ1…第１凸部、ｇ2…第２凸部、ｇ3…角部、ｍ…円環状に広げられた状態の溶湯、Ａ…回転中心軸
【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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