(57)【要約】機械（１０）用のピンジョイント組立体（２４）は、第１および第２シールリング（１１１、１１２、５１１、５１２）と、第１および第２ガスケットまたは円環負荷リング（１２１、１２２、５２１、５２２）とを有するシール組立体（５１、５２、４５１）を含む。第１および第２シールリング（１１１、１１２、５１１、５１２）はそれぞれ、負荷面（１３４、５３４）とシール面（１３６、５３６）を有する。第１および第２シールリング（１１１、１１２、５１１、５１２）は、シール面（１３６、５３６）が互いに接触した関係にあるように互いに当接する。第１負荷リング（１２１、５２１）はカラー（４４、２４４、４４４）の負荷リング係合面（１３０、３３０、５３０）および第１シールリング（１１１、５１１）の負荷面（１３４、５３４）と係合する。第２負荷リング（１２２、５２２）はブッシュ（４２）の負荷リング係合面（１３０、３３０、５３０）および第２シールリング（１１２、５１２）の負荷面（１３４、５３４）と係合する。カラー（４４、２４４、４４４）の負荷リング係合面（１３０、３３０、５３０）および第１負荷リング（１１１、５１１）の負荷面（１３４、５３４）の内の少なくとも一方が、第１負荷リング（１２１、５２１）を、第１シールリング（１１１、５１１）のシール面（１３６、５３６）と近接した関係に保持するように適合される。
2014501895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸（ＲＡ）の周りを第２部材（２２）に対して枢動可能な第１部材（２０）を有するジョイント（２４）の封止に使用するために適合されたシール組立体（５１、５２、４５１）であって、第１部材（２０）および第２部材（２２）がそれぞれ、負荷リング係合面（１３０、３３０、５３０）を含み、シール組立体（５１、５２、４５１）が、
第１および第２環状シールリング（１１１、１１２、５１１、５１２）であって、第１および第２シールリング（１１１、１１２、５１１、５１２）がそれぞれ、軸方向に延在する負荷面（１３４、５３４）と半径方向に延在するシール面（１３６、５３６）とを有し、第１および第２シールリング（１１１、１１２、５１１、５１２）が、第１および第２シールリング（１１１、１１２、５１１、５１２）のシール面（１３６、５３６）が互いに接触した関係にあるように互いに当接する第１および第２シールリング（１１１、１１２、５１１、５１２）と、
第１および第２環状負荷リング（１２１、１２２、５２１、５２２）であって、第１負荷リング（１２１、５２１）が、非負荷状態にあるとき略円形の断面形状を有し、第１負荷リング（１２１、５２１）が第１部材（２０）の負荷リング係合面（１３０、３３０、５３０）および第１シールリング（１１１、５１１）の負荷面（１３４、５３４）と係合し、第２負荷リング（１２２、５２２）が第２部材（２２）の負荷リング係合面（１３０、３３０、５３０）および第２シールリング（１１２、５１２）の負荷面（１３４、５３４）と係合する第１および第２環状負荷リング（１２１、１２２、５２１、５２２）と、を含み、
第１部材（２０）の負荷リング係合面（１３０、３３０、５３０）および第１シールリング（１１１、５１１）の負荷面（１３４、５３４）の内の少なくとも一方が、それから半径方向に延在する環状突出部（１８８、３８８、５８８）であって、第１負荷リング（１２１、５２１）の断面中心（Ｃ）が、非負荷状態のときの第１負荷リング（１２１、５２１）の断面半径（Ｒ）の約２倍までの移動範囲内の、第１シールリング（１１１、５１１）のシール面（１３６、５３６）からの軸方向距離（Ｄ）に配置されるように、第１シールリング（１１１、５１１）のシール面（１３６、５３６）に対する第１負荷リング（１２１、５２１）の軸方向移動を制限するように適合された環状突出部（１８８、３８８、５８８）を含む、シール組立体（５１、５２、４５１）。
【請求項２】
第１負荷リング（１２１、５２１）の断面中心（Ｃ）が第１シールリング（１１１、５１１）のシール面（１３６、５３６）から配置される軸方向距離（Ｄ）が、非負荷状態にあるときの第１負荷リング（１２１、５２１）の断面半径（Ｒ）の約１８０パーセントまでの移動範囲内にあるように、第１シールリング（１１１、５１１）のシール面（１３６、５３６）に対する第１負荷リング（１２１、５２１）の軸方向移動を制限するように環状突出部（１８８、３８８、５８８）が適合された、請求項１に記載のシール組立体（５１、５２、４５１）。
【請求項３】
第１負荷リング（１２１、５２１）の断面中心（Ｃ）が第１シールリング（１１１、５１１）のシール面（１３６、５３６）から配置される軸方向距離（Ｄ）が、非負荷状態にあるときの第１負荷リング（１２１、５２１）の断面半径（Ｒ）の約１５０パーセント〜約１８０パーセントまでの移動範囲内にあるように、第１シールリング（１１１、５１１）のシール面（１３６、５３６）に対する第１負荷リング（１２１、５２１）の軸方向移動を制限するように環状突出部（１８８、３８８、５８８）が適合された、請求項１に記載のシール組立体（５１、５２、４５１）。
【請求項４】
第１シールリング（５１１）の負荷面（５３４）が、凸部（５８４）を有する反転湾曲部（５６４）を含み、凸部（５８４）が環状突出部（５８８）を画定する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシール組立体（５１、５２、４５１）。
【請求項５】
第１シールリング（１１１、５１１）の負荷面（１３４、５３４）が傾いたシール傾斜部（２０４、６０４）を含み、環状突出部（１８８、３８８、５８８）が、円錐台領域（３６３）の断面表面（３６５）に実質的に等しい軸に沿って測定された、
【数１】
2014501895.tif 000005
に等しいまたはそれ未満の長さＳを有する負荷リング配置領域を画定する実質的に平坦な円錐台領域（３６３）に隣接して配置され、
式中、Ｌは第１シールリング（１１１、５１１）と第１部材（２０）との間に配置されたときの第１負荷リング（１２１、５２１）の長さであり、ＳＧは第１部材（２０）と第２部材（２２）とを分離する軸方向長さであり、γは第１シールリング（１１１、５１１）の傾いたシール傾斜部（２０４、６０４）と回転軸（ＲＡ）との間に形成される鋭角である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシール組立体（５１、５２、４５１）。
【請求項６】
第１シールリング（１１１、５１１）と第１部材（２０）との間に配置されたときの第１負荷リング（１２１、５２１）の長さＬが、ほぼ
【数２】
2014501895.tif 000006
に等しく、
式中、Ｗは第１シールリング（１１１、５１１）の負荷面（１３４、５３４）の傾いたシール傾斜部（２０４、６０４）と、負荷リング係合面（１３０、３３０、５３０）の対向する傾いた負荷傾斜部（１６２、３６２、５６２）との間の距離であり、Ｒは非負荷状態にあるときの第１負荷リング（１２１、５２１）の断面半径である、請求項５に記載のシール組立体（５１、５２、４５１）。
【請求項７】
ピンジョイント組立体（２４）であって、
長手軸を定義するピン（４０）と、
ともに長手軸（ＬＡ）の周りでピン（４０）と同軸である第１部材（２０）および第２部材（２２）であって、第１部材（２０）が長手軸（ＬＡ）の周りを第２部材（２２）に対して枢動可能であり、第１部材（２０）が内側端部（８０、３５４、４８０）と負荷リング係合面（１３０、３３０、５３０）と含み、第２部材（２２）が外側端部（７１）と負荷リング係合面（１３０、３３０、５３０）とを含み、第１部材（２０）の内側端部（８０、３５４、４８０）が第２部材（２２）の外側端部（７１）と近接した関係にあり、第１部材（２０）および第２部材（２２）の負荷リング係合面（１３０、３３０、５３０）が、少なくとも部分的に、軸方向に延在し、第１部材（２０）と第２部材（２２）との間に置かれたシールキャビティ（５４）を画定する、第１部材（２０）および第２部材（２２）と、
第１部材（２０）と第２部材（２２）との間のシールキャビティ（５４）内に配置された請求項１〜６のいずれか一項に記載のシール組立体（５１、５２、４５１）と、
を含む、ピンジョイント組立体（２４）。
【請求項８】
第２部材（２２）の負荷リング係合面（１３０、３３０、５３０）および第２シールリング（１１２、５１２）の負荷面（１３４、５３４）の内の少なくとも一方が、それから半径方向に延在する環状突出部（１８８、３８８、５８８）であって、第２負荷リング（１２２、５２２）の断面中心（Ｃ）が、非負荷状態のときの第２負荷リング（１２２、５２２）の半径（Ｒ）の約２倍までの移動範囲内の、第２シールリング（１１２、５１２）のシール面（１３６、５３６）からの軸方向距離（Ｄ）に配置されるように、第２シールリング（１１２、５１２）のシール面（１３６、５３６）に対する第２負荷リング（１２２、５２２）の軸方向移動を制限するように適合された環状突出部（１８８、３８８、５８８）を含む、請求項７に記載のピンジョイント組立体（２４）。
【請求項９】
第１部材（２０）が第１カラー（４４、２４４、４４４）を含み、第２部材（２２）がブッシュ（４２）を含み、ブッシュ（４２）が第２外側端部（７２）と第２負荷リング係合面（１３０、３３０、５３０）を有し、ピンジョイント組立体（２４）がさらに、
ブッシュ（４２）が第１カラー（４４、２４４、４４４）と第２カラー（４５）との間に配置されるようにピン（４０）と同軸である第２カラー（４５）であって、内側端部（８０、３５４、４８０）と負荷リング係合面（１３０、３３０、５３０）とを含み、ブッシュ（４２）の第２負荷リング係合面（１３０、３３０、５３０）と第２カラー（４５）の負荷リング係合面（１３０、３３０、５３０）が、少なくとも部分的に、軸方向に延在し、ブッシュ（４２）と第２カラー（４５）との間に置かれる第２シールキャビティ（５５）を画定する、第２カラー（４５）と、
第２シールキャビティ（５５）に配置された第２シール組立体（５２）とを含み、
第１および第２カラー（４４、２４４、４４４、４５）が、第１カラー（４４、２４４、４４４）および第２カラー（４５）がピン（４０）と回転可能に結合されるように、それぞれピン（４０）の第１および第２端部（６１、６２）と係合し、
ブッシュ（４２）が長手軸（ＬＡ）の周りをピン（４０）および第１カラー（４４、２４４、４４４）および第２カラー（４５）に対して回転可能であり、
第１シール組立体（５１、４５１）および第２シール組立体（５２）がそれぞれ、ブッシュ（４２）と第１カラー（４４、２４４、４４４）の間に、およびブッシュ（４２）と第２カラー（４５）の間に移動性シールを提供する、請求項７または８に記載のピンジョイント組立体（２４）。
【請求項１０】
第１部材（２０）を有するフレーム（１１）と、
第２部材（２２）を有する構成要素（２１）と、
請求項１〜６のいずれか一項に記載のシール組立体（５１、５２、４５１）を有するピンジョイント（２４）であって、構成要素（２１）がピンジョイント（２４）を介してフレーム（１１）に枢動式に取り付けられているピンジョイント（２４）と、
を含む機械（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許開示は、概して機械および設備用のピンジョイントに関し、詳細にはピンジョイント用のシール組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピンジョイントは、例えば隣接する構成要素間に枢動点を提供するために多くの種類の家庭用ならびに産業用機械および設備に利用される。ほとんどのピンジョイントは、例えば潤滑油を保持するためのチャンバを画定する構成要素など、早期破損または摩耗の防止に役立つように意図された様々な組立品および構造を含む。しかしながら、ピンジョイントは、ピンジョイント組立体の高い機械的および熱的応力および歪みを生じる極度の半径方向および軸方向負荷を支持するために使用されることがある。そのような応力および歪みは、構成要素の破損および摩耗を生じる可能性があるばかりでなく、潤滑油の漏出または放出も引き起こす場合があり、それが次にはさらなる構成要素の破損および摩耗、ならびに環境汚染をもたらすこともある。これは頻繁に発生するようになったので、一部の機械および設備は、連続的に漏出する潤滑油を補充するために、新しい潤滑油をピンジョイントに規則的にポンプで送るように設計されている。後継世代の機械および設備でピンジョイント組立体に対する需要が増すにつれ、より頑丈なピンジョイント組立体の設計が大いに所望されている。
【０００３】
本開示と共通に所有される、Ｏｅｒｔｌｅｙに付与された（特許文献１）（「’１８６号特許」）は、「Ｐｉｎ  Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ  ｆｏｒ  ａ  Ｐｉｎ  Ｊｏｉｎｔ」と題されている。具体的には、（特許文献１）は、ピン、ブッシュ、ピンの両端のカラー、およびブッシュおよびピンの両端間のスリーブベアリングを含むピンカートリッジ組立体を記載する。当業者に「筒およびリップ（ｃａｎ  ａｎｄ  ｌｉｐ）」シールとして知られる二要素シールが、潤滑油をピンカートリッジの中に保持する助けとなる。
【０００４】
本開示と共通に所有される（特許文献２）（’１８０号公開）は、「Ｐｉｎ  Ｊｏｉｎｔ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ」と題されている。（特許文献２）は、長手軸を定義し端部を有するピン；長手軸の周りでピンと同軸でありかつ端部を有するブッシュ；ピンの端部と係合しかつブッシュの端部と近接した関係にある内側部分とブッシュの端部と遠位関係にある外側部分とを有するカラー；および第１および第２シールリングと第１および第２負荷リングとを含み、第１および第２シールリングが互いに当接し、第１負荷リングがカラーおよび第１シールリングと係合しかつそれらを分離し、第２負荷リングがブッシュおよび第２シールリングと係合しかつそれらを分離するシール、を含むピンジョイント組立体に関する。
【０００５】
この背景技術の記載は読者の助けとなるべく本発明者によって作成されたものであり、記載された問題のいずれも、当技術分野でそれら自体認識されたことを示すものとして取り上げられないことは理解されよう。記載された原理は、いくつかの態様および実施形態において、他のシステムの固有の問題を軽減するが、保護される技術革新の範囲は、本明細書に記されたいずれかの特定の問題を解決するいずれかの開示された特徴の能力によってではなく、添付の特許請求の範囲によって定義されることは理解されよう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，３０９，１８６号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／０２０９１８０号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態において、本開示は、長手軸を定義しかつ端部を有するピンと、長手軸の周りでピンと同軸でありかつ負荷リング係合面を備えた端部を有するブッシュと、ピンの端部と係合するカラーであって、ブッシュの端部と近接した関係にあり負荷リング係合面を含む内側部分と、ブッシュの端部と遠位関係にある外側部分とを有するカラーと、第１および第２シールリングと第１および第２負荷リングまたは円環リングを有するシール組立体とを含むピンジョイント組立体を記載する。第１および第２シールリングはそれぞれ負荷面とシール面とを有する。第１および第２シールリングは、シール面が互いに接触する関係にあるように互いに当接する。第１負荷リングは、カラーの負荷リング係合面および第１シールリングの負荷面と係合する。第２負荷リングは、ブッシュの負荷リング係合面および第２シールリングの負荷面と係合する。カラーの負荷リング係合面および第１シールリングの負荷面の内の少なくとも一方が、第１負荷リングを第１シールリングのシール面と近接した関係に保持するように適合される。
【０００８】
一態様において、第１負荷リングは半径「Ｒ」を有する円形断面形状を有する。第１負荷リングは、負荷リングの半径「Ｒ」に基づくシール面から離れた距離にその断面中心が配置されるように保持される。一実施形態では、その距離は、半径「Ｒ」の約１．５倍〜半径「Ｒ」の約１．８倍の範囲内である。
【０００９】
他の実施形態では、シール組立体は、第２部材に対して回転軸の周りを枢動可能な第１部材を有するジョイントを封止する使用のために適合される。第１部材および第２部材はそれぞれ負荷リング係合面を有する。シール組立体は、第１および第２環状シールリングと第１および第２環状負荷リングとを含む。
【００１０】
第１および第２シールリングはそれぞれ、軸方向に延在する負荷面と、半径方向に延在するシール面とを有する。第１および第２シールリングは、第１および第２シールリングのシール面が互いに接触した関係にあるように互いに当接する。第１負荷リングは、非負荷状態にあるとき、所定の半径を有する略円形の断面形状を有する。
【００１１】
第１負荷リングは第１部材の負荷リング係合面および第１シールリングの負荷面と係合する。第２負荷リングは第２部材の負荷リング係合面および第２シールリングの負荷面と係合する。第１部材の負荷リング係合面および第１シールリングの負荷面の内の少なくとも一方が、それから半径方向に延在する環状突出部であって、第１負荷リングの断面中心が、非負荷状態のときの第１負荷リングの断面半径の約２倍までの移動範囲内の、第１シールリングのシール面からの軸方向距離に配置されるように、第１シールリングのシール面に対する第１負荷リングの軸方向移動を制限するように適合された環状突出部を含む。
【００１２】
他の実施形態では、ピンジョイント組立体は、長手軸を定義するピンと、共に長手軸の周りでピンと同軸である第１部材および第２部材とを含む。第１部材は長手軸の周りを第２部材に対して枢動可能である。第１部材は内側端部と負荷リング係合面とを含む。第２部材は外側端部と負荷リング係合面とを含む。第１部材の内側端部は第２部材の外側端部と近接した関係にある。第１部材および第２部材の負荷リング係合面は、少なくとも部分的に、第１部材と第２部材との間に置かれる軸方向に延在するシールキャビティを画定する。
【００１３】
ピンジョイント組立体はさらに、第１部材と第２部材との間のシールキャビティに配置されたシール組立体を含む。シール組立体は、第１および第２環状シールリングと、第１および第２環状負荷リングとを含む。
【００１４】
第１および第２シールリングはそれぞれ、負荷面とシール面を有する。第１および第２シールリングは、第１および第２シールリングのシール面が互いに接触した関係にあるように互いに当接する。
【００１５】
第１負荷リングは第１部材の負荷リング係合面および第１シールリングの負荷面と係合する。第２負荷リングは第２部材の負荷リング係合面および第２シールリングの負荷面と係合する。第１部材の負荷リング係合面および第１シールリングの負荷面の内の少なくとも一方が、前記面から半径方向に延在する環状突出部であって、第１負荷リングの断面中心が、非負荷状態のときの第１負荷リングの半径の約２倍までの移動範囲内の、第１シールリングのシール面からの軸方向距離に配置されるように、第１シールリングのシール面に対する第１負荷リングの軸方向移動を制限するように適合された環状突出部を含む。
【００１６】
他の実施形態では、機械は、第１部材を有するフレームと、第２部材を有する構成要素と、シール組立体を有するピンジョイントとを含む。構成要素はピンジョイントを介してフレームに枢動可能に取り付けられる。
【００１７】
シール組立体は第１および第２環状シールリングと第１および第２環状負荷リングとを含む。第１および第２シールリングはそれぞれ、軸方向に延在する負荷面と、半径方向に延在するシール面とを有する。第１および第２シールリングは、第１および第２シールリングのシール面が互いに接触した関係にあるように互いに当接する。
【００１８】
第１負荷リングは、非負荷状態にあるとき所定の半径を有する略円形の断面形状を有する。第１負荷リングは第１部材の負荷リング係合面および第１シールリングの負荷面と係合する。第２負荷リングは第２部材の負荷リング係合面および第２シールリングの負荷面と係合する。第１部材の負荷リング係合面および第１シールリングの負荷面の内の少なくとも一方が、それから半径方向に延在する環状突出部であって、第１負荷リングの断面中心が、非負荷状態のときの第１負荷リングの断面半径の約２倍までの移動範囲内の、第１シールリングのシール面からの軸方向距離に配置されるように、第１シールリングのシール面に対する第１負荷リングの軸方向移動を制限するように適合された環状突出部を含む。
【００１９】
開示された原理のさらなるおよび代わりの態様および特徴が、以下に続く記載および添付の図面から認識されよう。認識されるように、本明細書に開示されるピンジョイント用シール組立体、ピンジョイントおよび機械は、他のおよび異なる実施形態で実行可能であり、様々な点において修正可能である。従って、前述の一般的な記載および以下に続く詳細な記載の両方は、単に例証的および説明的なものであり、添付の請求項の範囲を制限しないことは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】リフトアームを非エンジン端部に接続する本開示の原理に従うシール組立体を備えたピンジョイントを有する機械の実施形態の断片的な側面図である。
【図２】図１のピンジョイントの斜視図である。
【図３】図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿ったピンジョイントの断面図である。
【図４】図３の円ＩＶによって囲まれた位置に一致する図１のシール組立体の拡大された断片的な断面図である。
【図４Ａ】本開示の原理に従って構成されたシール組立体での使用に好適な環状負荷リングの断面図を示す差込まれた詳細図であり、非負荷状態かつ非圧縮状態の負荷リングを示す。
【図５】本開示の原理に従って構成されたシール組立体での使用に好適な負荷リング係合面を有するカラーの端部の別の実施形態の拡大された断片的な図である。
【図５Ａ】本開示の原理に従って構成されたシール組立体での使用に好適な環状負荷リングの断面を示す差し込まれた詳細図であり、導入され圧縮された状態の負荷リングを示し、負荷リングは第１部材の負荷リング係合面とシールリングの傾いたシール傾斜部との間に配置されている。
【図６】断面でありかつ図４の見た目と類似した、本開示の原理に従うシール組立体の別の実施形態の拡大された断片的な図である。
【図７】図４のシール組立体のシールリングの軸方向端部図である。
【図８】図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った、遠近法で示された拡大断面図である。
【図９】図７の円ＩＸによって囲まれた位置に一致する図７のシールリングの拡大された断片的な図である。
【図１０】図４のシール組立体の負荷リングがシール面を起点にして存在する距離の関数として生成される封止力を示すチャートである。
【図１１】図４の見た目と類似する図４のシール組立体の見た目であるが、ピン負荷下に生じた大きな変形効果を示す。
【図１２】図１１の場合のようなピン負荷下に生じた大きな変形効果を示す図４のシール組立体のシールリングの軸方向端部の図である。
【図１３】断面でありかつ図４の見た目と類似した、従来のシール組立体の拡大された断片的な図である。
【図１４】図１３のシール組立体のシールリングの軸方向端部の図である。
【図１５】図１４の線ＸＶ−ＸＶに沿った、遠近法で示された拡大断面図である。
【図１６】図１４の円ＸＶＩで囲まれた位置に一致する図１４のシールリングの拡大された断片的な図である。
【図１７】図４のシール組立体および図１３の先行技術のシール組立体の、カラーおよびブッシュ間のシール間隙の関数として生成される面負荷を示すチャートである。
【図１８】図１１および１２の場合のようなピン負荷下に生じた大きな変形効果を示す図１３の先行技術のシール組立体のシールリングの軸方向端部の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
ここで図面を、および特に図１を参照すると、ホイールローダの形態の機械１０が示されている。しかしながら、バックホウ、エキスカベータ、材料運搬車等など、枢動式連結構成を含む多くの他の種類の機械が、本開示の原理に従って構成されたピンジョイントおよびシール組立体を利用できることは理解されよう。他のそのような機械の例として、締固め、採鉱、建設、農業、輸送等に使用される機械が挙げられる。
【００２２】
機械１０は、前方すなわち非エンジン端部１３と後方すなわちエンジン端部１５とを備えたフレーム１１を有する。そのうちの１つが示されている複数の地面係合部材１６（例えば車輪、履帯等）を、車軸、駆動シャフトまたは他の構成要素（不図示）を介して、構造フレームの前方部分１３および後方部分１５に接続することができる。連結装置が、一対のヒンジジョイント１８を使用して、前方部分１３を後方部分１５に枢動式に接続する。フレーム１１のエンジン端部１５は、例えば、動力源および冷却システム構成要素（不図示）を支持可能であり、動力源は、機械１０の移動のために、少なくとも１つの地面係合装置１６（示されているような複数の車輪など）を駆動すべくドライブトレーン（不図示）を介して動作可能なように接続されている。
【００２３】
フレーム１１の前方部分１３は、例えば、互いに離間した関係でフレーム部材またはフランジによってなど、フレーム１１と係合する第１部材２０を有する。例えばリフトアーム組立体またはブームの形態の構成要素２１は、それと係合する第２部材２２を有し、ピンジョイント組立体２４によってフレーム１１の前方部分１３に枢動式に接続されている。
【００２４】
リフトシリンダ２８は、フレームの前方部分１３とブーム２１のリフトアーム組立体との間に枢動式に接続されている。チルトシリンダ３０は、前方部分１３と連結装置３２との間に接続されている。ブーム２１、リフトシリンダ２８、チルトシリンダ３０および連結装置３２は、例えば、積込みおよび積み降ろし作業の間、バケットなどの装着器具３４を上昇、下降、および傾斜させることができる。
【００２５】
次に図３に転じると、ピンジョイント組立体２４は、ブッシュ４２と第１および第２カラー４４、４５とを通って延在するピン４０を含む。ピン４０は長手軸「ＬＡ」を定義する。ブッシュ４２は、第１および第２カラー４４、４５の間に、長手軸「ＬＡ」に沿って中間に配置される。第１および第２の金属対金属端面シール組立体５１、５２が、それぞれ、第１カラー４４とブッシュ４２の間、およびブッシュ４２と第２カラー４５の間の、軸方向に延在する第１および第２シールキャビティ５４、５５に配置される。ブッシュ４２は、長手軸「ＬＡ」の周りを、ピン４０および第１および第２カラー４４、４５に対して回転可能であり、この時第１および第２シール組立体５１、５２はそれらの間に移動性シールをそれぞれ提供している。
【００２６】
いくつかの実施形態では、第１部材２０は第１カラー４４を構成可能であり、第２部材２２はブッシュ４２を構成可能であり、それらは両方、長手軸「ＬＡ」の周りでピン４０と同軸である。ブッシュ４２の形態の第２部材２２は、第１カラー４４の形態の第１部材２０に対して、およびピン４０に対して、長手軸「ＬＡ」の周りを枢動可能である。しかしながら、本明細書における用語「第１」および「第２」等の使用は、単なる好都合な参照用であり、決して限定しないことは理解されよう。
【００２７】
ピン４０は、反対側にある第１および第２端部６１、６２を含む。ピン４０は長手軸「ＬＡ」と同軸に配置される軸方向ボア６４を含む。軸方向ボア６４は、例えば延伸ボルトなど、それを通る取付要素を収容するように寸法を決めることができる。
【００２８】
ブッシュ４２は反対側にある第１および第２端部７１、７２を含む。ブッシュ４２は長手軸「ＬＡ」の周りでピン４０と同軸である。ブッシュ４２は略中心に配置された、潤滑油（不図示）を受け入れるためのキャビティ７４を画定する。キャビティ７４は、ピンジョイント組立体２４の回転する界面を潤滑するための油で満たされるように適合される。この点において、潤滑油がキャビティ７４に添加されるように、ネジ付き開口部７６が取り外し可能なネジ付きプラグ７８で塞がれる。
【００２９】
第１および第２カラー４４、４５はそれぞれ、ピン４０の第１および第２端部６１、６２と係合し、ピン４０と回転可能に結合されるように適合される。第１および第２カラー４４、４５は長手軸「ＬＡ」の周りでピン４０と同軸である。第１および第２カラー４４、４５はそれぞれ、内側部分８０と外側部分８２とを有する。第１および第２カラー４４、４５の内側部分８０はそれぞれ、ブッシュ４２の第１および第２端部７１、７２に対して近接した関係に向けられる。第１および第２カラー４４、４５の外側部分８２はそれぞれ、ブッシュ４２の第１および第２端部７１、７２に対して外側遠位関係に向けられる。
【００３０】
ブッシュ４２の第１端部７１、第１カラー４４の内側部分８０、およびピン４０は、第１シールキャビティ５４を画定するように協働する。同様に、ブッシュ４２の第２端部７２、第２カラー４５の内側部分８０、およびピン４０は、同じく潤滑油（不図示）を受け入れるための略環状の第２チャネル８６を画定するように協働する。ブッシュ４２の第１端部７１、第１カラー４４の内側部分８０、およびピン４０は、第１シールキャビティ５４を画定するように協働する。同様に、ブッシュ４２の第２端部７２、第２カラー４５の内側部分８０、およびピン４０は、第２シールキャビティ５５を画定するように協働する。
【００３１】
長手軸「ＬＡ」の周りでピン４０と同軸である第１および第２の環状スリーブベアリング９１、９２を設けることができる。第１および第２スリーブベアリング９１、９２はピン４０と係合し、それぞれブッシュ４２の第１および第２端部７１、７２と係合する。
【００３２】
長手軸「ＬＡ」の周りでピン４０と同軸である第１および第２のスラストリング９５、９６を設けることができる。第１および第２スラストリング９５、９６はそれぞれ、第１および第２チャネル８５、８６に存在する。スラストリング９５、９６は、ブッシュ４２に対して離間した関係で向けられる。
【００３３】
第１スラストリング９５は第１カラー４４の内側部分８０と第１スリーブベアリング９１との間でピン４０と係合する。第２スラストリング９６は第２カラー４５の内側部分８０と第２スリーブベアリング９２との間でピン４０と係合する。第１および第２スラストリング９５、９６はそれぞれ、ピンジョイント組立体２４を使用する間、第１および第２スリーブベアリング９１、９２と断続的または連続的に係合することができる。
【００３４】
第１および第２シール組立体５１、５２はそれぞれ、第１および第２シールキャビティ５４、５５に配置され、長手軸「ＬＡ」の周りでピン４０と同軸である。第１および第２シール組立体５１、５２は、潤滑油を受け入れるための第１および第２環状チャネル８５、８６がその中に収容されている潤滑油を実質的に保持できるように第１および第２カラー４４、４５とブッシュ４２との間の封止関係を維持しつつブッシュ４２が第１および第２カラー４４、４５に対して回転することを可能にする。
【００３５】
第１カラー４４、第１スラストリング９５、第１スリーブベアリング９１および第１シール組立体５１は、ピンジョイント組立体２４の第１部分組立体１０１を構成する。第２カラー４５、第２スラストリング９６、第２スリーブベアリング９２および第２シール組立体５２は、ピンジョイント組立体２４の第２部分組立体１０２を構成する。
【００３６】
第１および第２シール組立体５１、５２は互いに略同一である。さらに、第１および第２部分組立体１０１、１０２は互いに略同一である。従って、一方のシール組立体に関する記載は他方のシール組立体に適用可能であり、一方の部分組立体に関する記載は同じく他方の部分組立体に適用可能であることは理解されよう。
【００３７】
図２を参照すると、ピン４０、ブッシュ４２および部分組立体１０１、１０２を含むピンジョイント組立体２４は、ピンジョイント組立体２４の保守および／または交換を容易にするために、一体カートリッジ１０５として提供することができる。カートリッジ１０５は略円筒状であるが、一方のカラー４５の外側部分８２から他方のカラー４４の外側部分８２までの外径において、半径方向内側にわずかにテーパするように構成することができる。他の実施形態では、カートリッジ１０５は反対方向にテーパすることができる。さらに他の実施形態では、カートリッジ１０５は、カートリッジ１０５の各末端部１０６、１０７からその中央円筒領域１０９までの外径においてテーパすることができる。例えば、一実施形態において、第１および第２カラー４４、４５は、内側部分８０から外側部分８２までの外径において内側にテーパ可能であり、ブッシュ４２は略円筒状であることができる。カートリッジ１０５のテーパされた外径は、カートリッジ１０５が据込みによって挿入され得ることを補助するために提供できるが、カートリッジ１０５の確実な挿入を可能にするいかなる代替的な構造または特徴も、他の実施形態で利用することができる。
【００３８】
ピンジョイント組立体が使用される用途および環境が認可する状況など、他の実施形態において、ピンジョイント組立体２４は部分組立体１０１、１０２の一方のみを含むことができ、その場合、対応するピン４０の端部およびブッシュ４２の端部のみに、部分組立体、すなわちカラー、スラストリング、スリーブベアリングおよびシール組立体を提供することができる。そのような例では、ピン４０の反対側の端部、およびそれに近接する関係のブッシュ４２の対応端部は、部分組立体の全ての要素が提供されていない場合、部分組立体の要素を一切提供しないか、あるいは部分組立体のいくつかの要素を提供することができる。例えば、例としておよび限定せずに、ピン４０の第１端部６１およびブッシュ４２の第１端部７１に第１部分組立体１０１が提供されている場合、ピン４０の第２端部６２およびブッシュ４２の第２端部７２に第２スリーブベアリング９２と第２シール組立体５２のみを提供し、第２カラー４５と第２スラストリング９６は省略してもよい。
【００３９】
図４を参照すると、第１シール組立体５１は、第１カラー４４の形態の第１部材２０とブッシュ４２の形態の第２部材２２との間のシールキャビティ５４に配置されている。第１シール組立体５１は、第１および第２環状シールリング１１１、１１２と、第１および第２ガスケットまたは環状負荷リング１２１、１２２とを含む。第１シール組立体５１の第１および第２シールリング１１１、１１２は、互いに当接する関係で配置される。第１および第２負荷リング１２１、１２２は、それぞれ、第１および第２シールリング１１１、１１２に取り付けられる。第１および第２シールリング１１１、１１２は任意の金属から作製可能である。第１および第２負荷リング１２１、１２２は好ましくは適切な弾性材料から作製される。
【００４０】
第１シール組立体５１において、第１負荷リング１２１はガスケットとして機能し、第１カラー４４および第１シールリング１１１と封止的に係合する。第２負荷リング１２２はガスケットとして機能し、ブッシュ４２および第２シールリング１１２と封止的に係合する。従って、理解されるように、第２シール組立体５２において、第１負荷リング１２１は第２カラー４５および第１シールリング１１１と封止的に係合し、第２負荷リング１２２はブッシュ４２および第２シールリング１１２と封止的に係合する。
【００４１】
第１カラー４４の内側部分８０はブッシュ４２の第１端部７１と近接する関係にある。第１カラー４４の内側部分８０およびブッシュ４２の第１端部７１はそれぞれ、負荷リング係合面１３０を含む。第１カラー４４の形態の第１部材２０およびブッシュ４２の形態の第２部材２２の負荷リング係合面１３０は、少なくとも部分的に、第１部材２０と第２部材２２との間に置かれる軸方向に延在する第１シールキャビティ５４を画定する。ブッシュ４２の第２端部７２は第２カラー４５と同様の方法で協働して、少なくとも部分的に、ブッシュ４２と第２カラー４５との間に置かれる軸方向に延在する第２シールキャビティ５５を画定することは理解されよう。
【００４２】
負荷リング係合面１３０は略環状であり、長手軸「ＬＡ」と同軸である。示される実施形態では、負荷リング係合面１３０は、図４に示される断面形状を、長手軸「ＬＡ」の周りに定められた全周にわたって略連続的に維持する。
【００４３】
第１および第２シールリング１１１、１１２は互いに実質的に同一である。第１および第２シールリング１１１、１１２はそれぞれ環形の形態にある。第１および第２シールリング１１１、１１２はそれぞれ、軸方向に延在する傾斜負荷面１３４および半径方向に延在するシール面１３６を有する。第１および第２シールリング１１１、１１２の環状の半径方向に延在するシール面１３６は互いに対向する関係にある。第１および第２シールリング１１１、１１２は、第１および第２シールリング１１１、１１２のシール面１３６が互いに接触した関係にあるように互いに当接する。
【００４４】
第１および第２負荷リング１２１、１２２は互いに実質的に同一である。第１および第２負荷リング１２１、１２２はそれぞれ、非負荷状態において所定の半径「Ｒ」（図４Ａ参照）を有する略円形の断面形状を有する。
【００４５】
第１負荷リング１２１は第１カラー４４の負荷リング係合面１３０および第１シールリング１１１の負荷面１３４と係合する。第２負荷リング１２２はブッシュ４２の負荷リング係合面１３０および第２シールリング１１２の負荷面１３４と係合する。第１および第２負荷リング１２１、１２２は、第１および第２シールリング１１１、１１２のシール面１３６を一緒に駆動してそれらの間に接触帯１４０を画定するように位置決めされる。負荷リング１２１、１２２はばねのように機能して、それぞれ、長手軸「ＬＡ」に沿った反対方向において、第１および第２シールリング１１１、１１２に軸方向負荷を与え、第１および第２シールリング１１１、１１２のシール面１３６を、接触帯１４０に沿って圧力下に面対面の封止接触の状態にして、移動性液密封止が形成されるようにする。
【００４６】
第１および第２シールリング１１１、１１２は、長手軸「ＬＡ」の周りで互いに回転移動可能である。この構成において、第１シールリング１１１は、それが第１カラー４４と回転結合されるような固定シールリングと見なすことができる。第２シールリング１１２は、それがブッシュ４２と結合され、ピン４０に対して回転できるような回転シールリングと見なすことができる。
【００４７】
第１カラー４４およびブッシュ４２の負荷リング係合面１３０は、第１および第２負荷リング１２１、１２２を、それぞれ第１および第２シールリング１１１、１１２のシール面１３６に対して近接した関係に保持するように適合される。第１カラー４４およびブッシュ４２の負荷リング係合面１３０は鏡像である。第１および第２シールリング１１１、１１２の負荷面１３４は、互いに略同一である。従って、第１カラー４４の負荷リング係合面１３０および第１シールリング１１１の負荷面１３４に関する以下の記載は、それぞれブッシュ４２の負荷リング係合面１３０および第２シールリング１１２の負荷面１３４に同じく適用可能であることは理解されよう。
【００４８】
第１カラー４４の負荷リング係合面１３０および第１シールリング１１１の負荷面１３４は、第１負荷リング１２１が中に配置される環状負荷リングキャビティ１４４を画定するように、対向し、離間した関係にある。第１カラー４４の負荷リング係合面１３０および第１シールリング１１１の負荷面１３４は協働して、第１シールリング１１１のシール面１３６に隣接するシール端制限部１４８と、第１シールリング１１１のシール面１３６に対して遠位関係にある負荷端制限部１５０とを画定する。シール端制限部１４８は、第１負荷リング１２１が第２シールリング１１２に向かう方向へ軸方向にスライドして第１シールリング１１１から離れることを防止するのを助けるように、かつ第１負荷リング１２１がその中のピンチ点に伸びることを防止するのを助けるように構成される。負荷端制限部１５０は、第１シールリング１１１のシール面１３６から離れる方向における第１負荷リング１２１の相対的な軸方向移動を、第１シールリング１１１のシール面１３６に対して近接した関係にある配置領域内の所定の移動範囲に制限することを補助するように構成される。
【００４９】
第１カラー４４の負荷リング係合面１３０は、その内側端面１５４から軸方向に延在し、半径方向内側に面している。第１カラー４４の負荷リング係合面１３０は、第１カラー４４の内側端面１５４に隣接する周辺保持リップ１６０、対向する傾いた負荷傾斜部１６２、および反転湾曲部１６４を含む。傾いた負荷傾斜部１６２は保持リップ１６０と反転湾曲部１６４との間に配置される。傾いた負荷傾斜部１６２は、保持リップに隣接するシール端１６６と、反転湾曲部１６４に隣接して配置された負荷端１６７とを含む。
【００５０】
保持リップ１６０は、傾いた負荷傾斜部１６２のシール端１６６に対して半径方向内側に突出する。保持リップ１６０は、第１シールリング１１１のシール面１３６の外縁部１７０と協働してシール端制限部１４８を画定する。窪んだ移行部１７４を、保持リップ１６０と傾いた負荷傾斜部１６２のシール端１６６との間に設けることができる。
【００５１】
傾いた負荷傾斜部１６２は、そのシール端１６６で窪んだ移行部１７４によって、およびその負荷端１６７で反転湾曲部１６４によって境界を定められる。傾いた負荷傾斜部１６２の負荷端１６７は、第１シールリング１１１のシール面１３６に対して遠位関係にある。傾いた負荷傾斜部１６２は実質的に円錐台であり、傾いた負荷傾斜部１６２のシール端１６６がその負荷端１６７の半径方向外側に配置されるように長手軸「ＬＡ」に対して所定の負荷傾斜角度「θ」で傾いている。
【００５２】
反転湾曲部１６４は凹部１８０、屈曲部１８２、および凸部１８４を含む。凹部１８０は、傾いた負荷傾斜部１６２の負荷端１６７に隣接し、凸部１８４は第１シールリング１１１のシール面１３６に対して遠位関係に配置される。屈曲部１８２は凹部１８０と凸部１８４の間に配置される。屈曲部１８２は、長手軸「ＬＡ」に対して負荷傾斜角度「θ」より大きい屈曲角度「α」に沿って延在する。示される実施形態では、屈曲角度「α」は傾斜角度「θ」より約４倍大きい。他の実施形態では、屈曲角度「α」は傾斜角度「θ」に対して異なる関係を有し得る。
【００５３】
反転湾曲部１６４の凸部１８４は、傾いた負荷傾斜部１６２の負荷端１６７に対して半径方向内側に延在する環状突出部１８８を画定する。突出部１８８は、シール面１３６から離れる長手軸「ＬＡ」に沿った方向における第１負荷リング１２１の相対的な軸方向移動を制限するように適合される。負荷端制限部１５０は少なくとも部分的に環状突出部１８８によって画定することができる。突出部１８８は、シール面１３６に対して反対側の関係にある第１シールリング１１１の負荷端１９２の外縁１９０と協働して、負荷端制限部１５０を画定する。
【００５４】
凸部１８４は、長手軸「ＬＡ」と同軸である略円筒状側壁１９５を含む第１カラー４４のカウンタボア部１９４に隣接する。カウンタボア部１９４の側壁１９５は、第１シールリング１１１のシール面１３６の外径１７０に対して半径方向内側に配置される。
【００５５】
第１シールリング１１１の負荷面１３４は半径方向外側を向き、座部２０２、傾いたシール傾斜部２０４、および円筒状部分２０６を含む。傾いたシール傾斜部２０４は座部２０２と円筒状部分２０６の間に配置される。
【００５６】
座部２０２は、傾いたシール傾斜部２０４に対して半径方向外側に突出し、シール面１３６の外径１７０で終端する。座部２０２は、シール面１３６間の接触帯１４０と半径方向に重なる。座部２０２は実質的に凹状であり、湾曲状に第１負荷リング１２１と係合するように適合される。座部２０２は、半径方向においてコーナー２１０で終端するように構成され、コーナー２１０は、第１カラー４４の内側端面１５４とブッシュ４２の第１端部７１の端面２１５との間の長手軸「ＬＡ」に沿ったシール間隙距離「ＳＧ」が非常に小さい例において、負荷リングの変形を低減することを助けるように適合される。
【００５７】
第１シールリング１１１の傾いたシール傾斜部２０４は、座部２０２によってシール端２２０で、および円筒状部分２０６によって負荷端２２２で境界を定められる。傾いたシール傾斜部の負荷端２２２は、第１シールリング１１１のシール面１３６に対して遠位関係にある。傾いたシール傾斜部２０４は実質的に円錐台であり、シール傾斜部２０４のシール端２２０がその負荷端２２２の半径方向外側に配置されるように、長手軸「ＬＡ」に対してシール傾斜角度「γ」で傾けられている。第１シールリング１１１のシール傾斜部２０４のシール傾斜角度「γ」は、第１カラー４４の負荷傾斜部１６２の負荷傾斜角度「θ」と実質的に等しい場合がある。他の実施形態では、第１シールリング１１１のシール傾斜部分２０４のシール傾斜角度「γ」は、第１カラー４４の負荷傾斜部１６２の負荷傾斜角度「θ」より大きい場合がある。他の実施形態では、第１シールリング１１１のシール傾斜部２０４のシール傾斜角度「γ」は、第１カラー４４の負荷傾斜部分１６２の負荷傾斜角度「θ」に対して異なる関係を有する場合がある。シール傾斜部２０４は、負荷傾斜部１６２未満で長手軸「ＬＡ」に沿って延在するように構成され、その結果、シール傾斜部２０４の負荷端１９２が、第１カラー４４の負荷傾斜部１６２の負荷端１６７よりも長手軸「ＬＡ」に沿ってシール面１３６の近くに置かれるようにして、所望の配置領域における第１負荷リング１２１の配置を容易にする。
【００５８】
第１シールリング１１１の円筒状部分２０６は、略円筒状でありかつ長手軸「ＬＡ」と同軸である外側側壁２２５を含む。外側側壁２２５は第１シールリング１１１の負荷端１９２の外縁１９０を定め、第１カラー４４の突出部１８８と協働して負荷端制限部１５０を画定する。
【００５９】
一態様において、所望の配置領域は第１負荷リング１２１の形状特性に基づく。例えば、第１負荷リング１２１は実質的に円環体の形態にあり、実質的に環状の断面形状２３０が、負荷によって変形されていないとき、半径「Ｒ」を有する（図４Ａ参照）。示される実施形態では、第１負荷リング１２１は、その断面中心「Ｃ」が、第１シールリング１１１のシール面１３６から第１負荷リング１２１の断面寸法に基づく所定の移動範囲内である距離「Ｄ」だけ離れて配置されるように保持される。いくつかの実施形態では、距離「Ｄ」は、半径「Ｒ」の約２倍までの移動範囲内である。他の実施形態では、距離「Ｄ」は、半径「Ｒ」の約１．５倍〜半径「Ｒ」の約１．８倍の移動範囲内である。
【００６０】
いくつかの実施形態では、第１カラー４４の負荷リング係合面１３０および第１シールリング１１１の負荷面１３４の内の少なくとも一方が、第１シールリング１１１のシール面１３６に対して第１負荷リング１２１の軸方向移動を制限するように適合された半径方向に延在する環状突出部１８８を含み、第１負荷リング１２１の断面中心「Ｃ」が、非負荷状態のときの第１負荷リング１１１の断面半径「Ｒ」の約２倍までの移動範囲内の第１シールリング１１１のシール面１３６からの軸方向距離「Ｄ」に配置されるようにする。他の実施形態では、環状突出部１８８は第１シールリング１１１のシール面１３６に対して第１負荷リング１２１の軸方向移動を制限するように適合され、第１負荷リング１２１の断面中心「Ｃ」が、非負荷状態のときの第１負荷リング１２１の断面半径「Ｒ」の約１８０パーセントまでの移動範囲内、他の実施形態では、非負荷状態のときの第１負荷リング１２１の断面半径「Ｒ」の約１５０パーセント〜約１８０パーセントまでの移動範囲内の第１シールリング１１１のシール面１３６からの軸方向距離「Ｄ」に配置されるようにする。
【００６１】
図５を参照すると、本開示の原理に従って構成されたシール組立体とともに使用するのに好適な負荷リング係合面３３０の別の実施形態が示されている。負荷リング係合面３３０は第１カラー２４４に配置されている。
【００６２】
第１カラー２４４の負荷リング係合面３３０は、その内側端面３５４から軸方向に延在し、半径方向内側に面している。第１カラー２４４の負荷リング係合面３３０は、第１カラー２４４の内側端面３５４に隣接する周辺保持リップ３６０、対向する傾いた負荷傾斜部３６２、および環状突出部３８８を画定する反転湾曲部３６４を含む。傾いた負荷傾斜部３６２は保持リップ３６０と反転湾曲部３６４との間に配置される。
【００６３】
カウンタボア部３９４は、長手軸「ＬＡ」と同軸である実質的に円筒状の側壁３９５を含む。湾曲移行部３９７がカウンタボア部３９４の側壁３９５とその基部３９９との間に設けられる。図５の負荷リング係合面３３０は他の点では図４の負荷リング係合面１３０と類似している。
【００６４】
いくつかの実施形態では、環状突出部３８８の位置は、負荷リング配置領域を画定する傾いた負荷傾斜部３６２の実質的に平坦な円錐台領域３６３の所望の長さ「Ｓ」に基づくことが可能で、負荷リング配置領域では長さ「Ｓ」が円錐台領域の断面表面３６５に実質的に平行な軸に沿って測定される。環状突出部３８８は、実質的に平坦な円錐台領域３６３に隣接して配置することができる。
【００６５】
実質的に平坦な円錐台領域３６３の長さ「Ｓ」は、第１負荷リング１２１が負荷リング係合面３３０と第１シールリング１１１との間で負荷状態にあるときに取り得る長さ「Ｌ」に基づくことができる。例えば、いくつかの実施形態では、実質的に平坦な円錐台領域３６３の長さ「Ｓ」は次式に従って決定することができる。
【００６６】
【数１】
2014501895.tif 000003
【００６７】
式中、「Ｌ」は、第１シールリング１１１と、例えば第１カラー４４の形態の第１部材２０との間に配置されたときの負荷リング１２１の長さであり、「ＳＧ」は、第１カラー４４の形態の第１部材２０とブッシュ４２の形態の第２部材２２とを分離する軸方向距離であり（図４参照）、「γ」は、（負荷リング係合面３３０と関連付けられる）第１シールリング１１１の傾いたシール傾斜部２０４と回転軸「ＬＡ」との間に形成された急なシール傾斜角度である。
【００６８】
他の実施形態では、第１シールリング１１１のシール傾斜部２０４のシール傾斜角度「γ」を第１カラー４４の負荷傾斜部１６２の負荷傾斜角度「θ」で置き換えた類似の式を使用して、実質的に平坦な円錐台領域３６３の長さ「Ｓ」を決定することができる。実施形態において、第１シールリング１１１のシール傾斜部２０４のシール傾斜角度「γ」および第１カラー４４の負荷傾斜部１６２の負荷傾斜角度「θ」は、最大約３０度、他の実施形態では最大約２５度、他の実施形態では最大約２０度、およびさらに他の実施形態では約８度〜約２０度の鋭角であり得る。
【００６９】
第１シールリング１１１のシール傾斜部２０４のシール傾斜角度「γ」が負荷傾斜部３６２の負荷傾斜角度「θ」と実質的に等しい例において、および負荷リングが圧縮不可能な弾性材料を含むと仮定した場合、第１シールリング１１１と、第１カラー４４の形態の第１部材２０との間に配置されたときの負荷リング１２１の長さ「Ｌ」は、例えば（図５Ａ参照）、次式に従って決定することができる。
【００７０】
【数２】
2014501895.tif 000004
【００７１】
式中、「Ｗ」は、第１シールリング１１１の負荷面の傾いたシール傾斜部２０４と負荷リング係合面１３０の対向する傾いた負荷傾斜部１６２との間の距離であり（図５Ａ参照）、「Ｒ」は非負荷状態にあるときの第１負荷リング１２１の断面半径「Ｒ」である（図４Ａ参照）。
【００７２】
図６を参照すると、シール組立体４５１の別の実施形態が示されている。シール組立体４５１は第１および第２シールリング５１１、５１２と、第１および第２ガスケットまたは円環状負荷リング５２１、５２２とを含む。第１負荷リング５２１は第１カラー４４４および第１シールリング５１１と封止的に係合している。第２負荷リング５２２はブッシュ４４２および第２シールリング５１２と封止的に係合している。
【００７３】
第１カラー４４４の内側部分４８０はブッシュ４４２の第１端部４７１と近接した関係にある。第１カラー４４４の内側部分４８０およびブッシュ４４２の第１端部４７１はそれぞれ、負荷リング係合面５３０を含む。第１および第２シールリング５１１、５１２はそれぞれ、負荷面５３４およびシール面５３６を有する。
【００７４】
第１負荷リング５２１は、第１カラー４４４の負荷リング係合面５３０および第１シールリング５１１の負荷面５３４と係合する。第２負荷リング５２２は、ブッシュ４４２の負荷リング係合面５３０および第２シールリング５１２の負荷面５３４と係合する。第１および第２負荷リング５２１、５２２は、第１および第２シールリング５１１、５１２のシール面５３６を一緒に駆動して、それらの間に接触帯５４０を画定するように位置付けられる。
【００７５】
第１カラー４４４の負荷リング係合面５３０および第１シールリング５１１の負荷面５３４は、第１負荷リング５２１が中に配置される環状負荷リングキャビティ５４４をそれらが画定するように、対向し離間した関係にある。負荷リングキャビティ５４４は、第１シールリング５１１のシール面５３６から離れる方向における長手軸「ＬＡ」に沿った第１負荷リング５２１の相対的な軸方向移動を、配置領域内の所定の移動範囲に制限することを助けるように構成される。
【００７６】
第１カラー４４４の負荷リング係合面５３０は、その内側端面５５４から延在し、半径方向内側に面している。第１カラー４４４の負荷リング係合面５３０は、第１カラー４４４の内側端面５５４と、傾いた負荷傾斜部５６２に隣接する周辺保持リップ５６０を含む。
【００７７】
第１シールリング５１１の負荷面５３４は半径方向外側を向き、座部６０２、傾いたシール傾斜部６０４、反転湾曲部５６４および円筒状部分６０６を含む。傾いたシール傾斜部６０４は座部６０２と反転湾曲部５６４との間に配置され、反転湾曲部５６４は傾いたシール傾斜部６０４と円筒状部分６０６との間に配置される。円筒状部分６０６は第１シールリング５１１のシール面５３６と遠位関係にある。
【００７８】
反転湾曲部５６４は、傾いたシール傾斜部６０４の負荷端６２２に対して半径方向外側に延在する環状突出部５８８を画定する凸部５８４を含む。突出部５８８は負荷傾斜部５６２と協働して負荷端制限部５５０を画定する。突出部５８８は、第１負荷リング５２１がシール面５３６に対して近接した関係にあるように、第１負荷リング５２１の断面中心「Ｃ」が、第１シールリング５１１のシール面５３６から所定の配置領域内である距離「Ｄ」だけ離れて配置されるように、シール面５３６から離れる長手軸「ＬＡ」に沿った方向における第１負荷リング５２１の相対的な軸方向移動を制限するように適合される。シール組立体４５１は他の点では図４の第１シール組立体５１と類似している。
【実施例】
【００７９】
実施例１
図７〜９を参照すると、図４の第１シール組立体５１の第１シールリング１１１が示されている。有限要素分析シミュレーション技法を用いて、シール面１３６間の接触帯１４０は、第１負荷リング１２１が、シール面１３６からの距離「Ｄ」および第１負荷リング１２１の断面中心「Ｃ」を有する配置領域に配置されたとき、シール面１３６の外縁１７０に隣接していると判定された。ここで距離「Ｄ」は、第１負荷リング１２１の半径「Ｒ」の約１．５倍〜第１負荷リング１２１の半径「Ｒ」の約１．８倍の移動範囲内である。図１０は、長手軸「ＬＡ」（図４参照）に沿って作用する封止力「Ｆ」が、第１負荷リング１２１の断面中心「Ｃ」が第１シールリング１１１のシール面１３６を起点に存在する距離「Ｄ」の関数としてどのように変化するかを示すチャートである。
【００８０】
実施例２
図１１および１２を参照すると、有限要素分析シミュレーション技法を用いて、上記の第１シール組立体５１が、長手軸「ＬＡ」と実質的に垂直な放射軸「ＲＡ」に沿って半径方向の変形を受けた。図１２に示されるように、接触帯１４０はシールリング１１２の少なくとも一方のシール面１３６の外縁１７０周囲で連続したままであった。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本明細書に記載のシール組立体が設けられたピンジョイントの実施形態の産業上の利用可能性は、前述の考察から容易に認識され得る。記載した原理は、一方の部材が他方の部材に対して回転可能に移動できるような一対の部材間に枢動連結構成を含む機械および設備に利用可能である。本原理に従って構成された少なくとも１つのシール組立体を有するピンジョイントを使用して枢動連結を実現することができる。そのような機械の例として、例えばホイールローダを含む締固め機械が挙げられる。本明細書に開示されたシール組立体は、新しい設備に有利に提供することができ、または現場で稼働する既存の設備を改装するために使用することができる。
【００８２】
使用中、ピンジョイント組立体２４のピン４０は、第１および第２カラー４４、４５によって静止した状態に保持することができる。ブッシュ４２は、ピン４０および第１および第２スリーブベアリング９１、９２と係合しながら長手軸「ＬＡ」の周りを回転することができる。次に第１および第２スリーブベアリング９１、９２は、ブッシュ４２およびピン４０と係合しながら長手軸「ＬＡ」の周りを回転する。ブッシュ４２とピン４０の間に第１および第２スリーブベアリング９１、９２を置くことによって、二対のハードウェアインターフェース、すなわち一対のブッシュ対スリーブベアリングのインターフェースおよび一対のスリーブベアリング対ピンのインターフェースが提供される。結果として、ブッシュ４２の回転を可能にするいずれかの特定ハードウェアインターフェースが潤滑性を失うことによって、完全または部分的にインターフェースの焼き付きを生じた場合、残りの焼き付きを生じていないハードウェアインターフェースによってブッシュ４２が回転し続けられることを助けることができる。この方法において、様々なハードウェアインターフェースによって、ピンジョイント組立体２４の日常的な使用の間に必要とされるブッシュ４２の回転を可能にすることを助ける冗長性が提供される。
【００８３】
ピンジョイント組立体２４は、使用中、半径方向負荷に、ならびに長手軸「ＬＡ」沿ったまたはそれに対して実質的に平行な軸方向負荷に耐える。スリーブベアリング９１、９２によって、ピンジョイント組立体２４が半径方向負荷に耐えることが補助される一方、第１および第２スラストリング９５、９６によってピンジョイント組立体２４が軸方向負荷に耐えることが補助される。具体的には、使用中、スラストリング９５、９６は軸方向負荷に応答してピン４０に沿ってスライドし、および／または圧縮および復元し、それによって軸方向負荷を減衰し、および延伸することによって、軸方向負荷によって生じるピンジョイント組立体２４の摩耗の低減に資する。スラストリング９５、９６は、それぞれチャネル８５、８６の中に完全に存在し、その結果、必要に応じて、そのような減衰をもたらすように動くことがさらに可能になる。さらに、スリーブベアリング９１、９２がそれぞれブッシュ４２を越えてチャネル８５、８６の中に伸び、それによって、スラストリング９５、９６をブッシュ４２から引き離し、その結果ピンジョイント組立体２４の使用中、ブッシュ４２の回転がスラストリング９５、９６の移動および／または圧縮および復元と干渉しないことが促進される。
【００８４】
第１および第２シール組立体５１、５２はそれぞれ、潤滑油（不図示）がチャネル８５、８６から漏出しないことを補助する。具体的には、シール組立体５１、５２のそれぞれの第１および第２シールリング１１１、１１２は、封止係合した状態で互いに回転し合う。シール組立体５１、５２のそれぞれの負荷リング１２１、１２２はばねのように作用して、それぞれ第１および第２シールリング１１１、１１２に、長手軸「ＬＡ」に沿った反対方向において軸方向負荷を与えて、シール組立体５１、５２のそれぞれの第１および第２シールリング１１１、１１２のシール面１３６を、接触帯１４０に沿って圧力下に面対面の封止接触状態に至らせ、移動性液密封止を形成するようにする。シール組立体５１、５２のそれぞれの構造によって、第１および第２負荷リング１２１、１２２はそれぞれ第１および第２シールリング１１１、１１２に対して近接した関係に維持され、対向する軸方向力が第１および第２シールリング１１１、１１２によって互いにかけられることを促進する。従って、困難な負荷条件下、第１および第２チャネル８５、８６ならびに第１および第２部分組立体１０１、１０２からの潤滑油（不図示）の漏れを抑制することができる。
【００８５】
本開示に従って構成されたシール組立体は従来のシール組立体構造を超える改善された軸方向封止力を提供できることをコンピュータモデリングシミュレーションは実証した。図１３を参照すると、従来のシールリング８１１を備えた従来のシール組立体７５１が示されている。図１４〜１６を参照すると、実施例１のものと同様の有限要素分析（ＦＥＡ）シミュレーション技法を使用して、図１３の従来のシール組立体７５１のシールリング８１１、８１２のシール面８３６間の接触帯８４０は、シールリング８１１の外縁８７０からオフセットされていると判定された。
【００８６】
図１７を参照すると、シール間隙「ＳＧ」（図４参照）の関数としてシール面負荷「Ｆ」がどのように変化するかを測定するために、ＦＥＡシミュレーションは実行された。（図４に示されるものなど）本開示の原理に従って構成されたシール組立体５１は図１３の従来のシール組立体７５１よりも高い面負荷を呈することをＦＥＡシミュレーションは示した。
【００８７】
さらに図１８を参照すると、実施例２のものと同様のＦＥＡシミュレーション技法を使用すると、図１３の従来のシール組立体７５１は長手軸「ＬＡ」に実質的に垂直な放射軸「ＲＡ」に沿って半径方向の変形を受けていた。図１８に示されるように、従来のシールリング８１１の接触帯８４０は、複数の非連続部８７１、８７２を呈する。しかしながら、図１２に示されるように、本開示の原理に従って構成された図４のシール組立体５１の接触帯１４０は、リング１１２の少なくとも一方のシール面１３６の外縁１７０周囲で連続的なままであった。これら意外な結果は、増強された封止力および封止一体性が、従来のシール組立体より優れた本開示の原理に従って構成されたピンジョイント用のシール組立体によって得られたことを実証した。
【００８８】
前述の記載は開示されたシステムおよび技法の例を提供していることは認識されよう。しかしながら本開示の他の実行は前述の例と細部が変更し得ると考えられる。本開示またはその実施例に対する全ての言及は、その時点で考察されている特定の例に言及することが意図され、より一般的に本開示の範囲への制限を暗示することは意図されない。特定の特徴に対する全ての区別語および非難語は対象の特徴に選好のないことを示すが、別段に明確に示されない限り、そうしたものを本開示の範囲から完全に排除しないことが意図される。
【００８９】
本明細書における値の範囲の記載は、本明細書中別段の指示がない限り、その範囲内のそれぞれ別々の値に個々に言及する簡単な方法として機能するように単に意図され、それぞれ別々の値は、それがあたかも本明細書中で個々に記載されるように本明細書中に組み込まれる。本明細書に記載される全ての方法は、本明細書中別段の指示がない限り、または文脈によって別段に明確に否定されない限り、任意の適切な順番で実行してもよい。
【図１】
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【図４Ａ】
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【図５Ａ】
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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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１８】
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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１１】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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