(57)【要約】      （修正有）【課題】使用期間後に起こるエラストマー硬化の可能性を低減する面シール用の荷重部材を提供する。【解決手段】シールリングの傾斜路部分に配置された荷重部材３８が、環状体内で形成された偏倚部材５６を含み、偏倚部材はその外部が可撓性皮膜５８で覆われている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜路部分とシール面とを含む少なくとも一つのシールリングと、
前記シールリングの前記傾斜路部分に対して配置された荷重部材とを含む面シールアセンブリであって、
前記荷重部材は環状体内に形成された偏倚部材を含み、前記偏倚部材は偏倚部材の外部を覆う可撓性皮膜を有する面シールアセンブリ。
【請求項２】
前記偏倚部材はコイルスプリングである請求項１に記載の面シールアセンブリ。
【請求項３】
前記コイルスプリングは傾斜スプリングである請求項２に記載の面シールアセンブリ。
【請求項４】
前記偏倚部材内に配置された支持部材を含む請求項１に記載の面シールアセンブリ。
【請求項５】
前記偏倚部材は可撓体内に埋設される請求項１に記載の面シールアセンブリ。
【請求項６】
前記可撓体はエラストマー材料である請求項１に記載の面シールアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面シール構造に関し、より詳しくは面シール構造の荷重部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、特に作業機械のトラックローラ、最終駆動部やその他の構成部品の用途がある。作業機械のトラックローラや最終駆動アセンブリ内の軸受寿命が短いという問題は、産業界を絶えず悩ませてきた問題の一つである。一般には、このような作業機械はシールや結果としてシールの下に配置されている軸受にも致命的な影響を及ぼす環境で運転されている。
【０００３】
この問題に対する一手法は、米国特許公報（特許文献１）において開示された種類のシールである。この種類のシールにより部品の耐磨耗寿命が大幅に改善されている。しかし、通常はこのようなシールの荷重部材はエラストマまたはゴム等の弾性材料から製造されているので、組立中に損傷したり、または使用中に不具合が発生する可能性がある。例えば、上記の面シール組立に伴うこのような問題の一つには、荷重部材を劣化させたり、または損傷させたりすることがある。圧縮（圧縮永久歪み）の繰返しサイクル、または単に作業機械が運転される腐食環境にさらされることによって荷重部材が硬化したり柔軟性が無くなる可能性がある。この状態が発生すると、荷重部材はシールリングに加えられる力に対して効果がなくなり、または物質が直接荷重部材を通過するようになる。このため、密封され、潤滑された軸受部分が汚染される。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，５２７，０４６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した１つ以上の問題を克服することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態では、面シールアセンブリのシールリングに力を加えるために使用される荷重部材を提供する。荷重部材は環状体内で形成された偏倚部材を含んでいる。可撓性皮膜により偏倚部材の外部が覆われている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図面また特に図１を参照するに、通常は１０の部分において示されるようなシール構造の例示的な使用環境を示す。この例での環境は、トラックタイプのトラクター、掘削機などのトラックタイプの作業機械に使用されるトラックローラアセンブリ１２である。このシール構造１０の他の使用方法としては、最終駆動部、トラックチェーンアセンブリなどがあり得ることを認識されたい。理解されるように、ローラアセンブリ１２は従来の手段によってトラックローラフレーム（図示せず）とトラックタイプの作業機械のトラック（図示せず）との間に取り付けられる。ローラアセンブリ１２はシャフト１６に回転可能に取り付けられた従来のローラエレメント１４を含んでいる。一対の軸受スリーブ１８はローラエレメント１４の内壁に沿って並設され、耐磨耗表面を成している。ローラエレメント１４は、シャフト１６の対向端部に固定された一対のエンドキャップ１９の間に閉止されている。各々のエンドキャップ１９は、シャフト１６を介してボア２４と同心に配置されたエンドキャップ１９内の開口部２２を貫通して延在するピン２０によってシャフト１６に固定される。この結果、エンドキャップ１９はシャフト１６に対して軸方向に固定されるが、エンドキャップ１９間でローラエレメント１４には微小の軸方向の動きまたは遊びが発生する。
【０００８】
図１と２を参照するに、シール構造１０はローラエレメント１４と各々のエンドキャップ１９との間に設けられる。理解されるように、ローラエレメント１４とシャフト１６との間の軸受表面付近でオイルなどの潤滑油を保持し、また異物がこのような軸受表面に到達しないように、シールアセンブリ１０が設けられている。各々のシールアセンブリ１０は実質的に同一であるので、本明細書ではシールアセンブリ１０の一つだけをさらに詳細に説明する。
【０００９】
特に、図２を参照するに、シールアセンブリ１０は、各々が金属または他の適切な耐性硬質材料から製造されている第一と第二の環状シールリング３０、３２を含んでいる。本明細書で開示されている実施形態においては、第一のシールリング３０は第二のシールリング３２に並列に配置されている。しかしながら、第一のシールリング３０はブッシング端面または他の突合せ部材（図示せず）に接触して同様な密封機能を発揮するように配置できることを理解されたい。第一の荷重部材または円環体３４は第一のシールリング３０とローラエレメント１４内のボア３６との間に配置され、この間で液封シールとなる。第二の荷重部材または円環体３８は第二のシールリング３２とエンドキャップ１９内の窪み４０との間に配置され、この間で液封シールとなる。
【００１０】
第一のシールリング３０は平滑シール面４２を有し、シール面４２は第二のシールリング３２上の平滑シール面４４と面して係合する。シール面４２と４４との間の係合平面は本明細書では「シール平面」と呼ぶ。シール面４２、４４は荷重部材３４、３８によって定常的な密封係合状態に保持される。より詳しくは、第一のシールリング３０はその上で形成される環状傾斜表面４６を有し、表面４６はローラエレメント１４のボア３６内で形成される環状傾斜表面４８から間隔を明けて配置され、この表面４８に面している。同様に、第二のシールリング３２はその上で形成される環状傾斜表面５０を有し、表面５０はエンドキャップ１９の窪み４０内に形成される環状傾斜表面５２から間隔を明けて配置され、この表面５２に面している。傾斜路４６、４８と傾斜路５０、５２の長さは荷重部材３４、３８の所定圧縮量が保持されるように選定され、このためシール面４２と４４に所望の荷重を付加する。
【００１１】
傾斜路４６、４８と傾斜路５０、５２は、それぞれシール平面から離れる方向に収斂するように傾斜している。より詳しくは、好ましくは、傾斜路４６、５０はローラエレメント１４の回転軸５４に対して８°の角度を成して延在し、傾斜路４８、５２は好ましくは回転軸５４に対して１０°の角度を成して延在する。当然ながら、シール平面から離れる方向に収斂する他の角度も使用することができる。この点で、「収斂」の言葉は、傾斜路４６、４８と傾斜路５０、５２の各々が必ずしも物理的に交差するわけではないが、シール平面から離れて延在する場合には交差する可能性があるという意味で使用されることを理解されたい。
【００１２】
上述したように、傾斜路４６、４８と傾斜路５０、５２の収斂角度により荷重部材３４、３８上での泥パッキンからの力などの外力に対して良好な抵抗が得られる。開示した収斂角度によっても比較的定常的な荷重対撓み特性が得られ、シール面の荷重状態はシールリング３０、３２がエンドキャップ１９に対して軸方向に移動しても実質的に変化しない。
【００１３】
図３〜６を参照するに、荷重部材３４、３８は可撓性皮膜５８によって囲まれた偏倚部材５６を含んでいる。図３に示すように、偏倚部材５６は略密着コイルに覆われた単一撚り線の丸形材料６２で構成されたコイルスプリング６０とすることができる。あるいは、図４は略密着コイルに覆われた単一撚り線の平形材料６６で構成されたコイルスプリング６４として偏倚部材５６を示している。別の代替例では、図５は傾斜コイルスプリング６８として偏倚部材５６を示している。本明細書で使用されている傾斜コイルスプリング６８の用語は、所定距離だけ離れたコイルを有する単一撚り線の丸形材料７０で構成されたコイルスプリングを意味する。図３と４に示されるコイルスプリング６０、６４の場合と同様に、半径方向への圧縮または変形に対向するように矢印「Ｃ」の方向に曲げることにより、傾斜コイルスプリング６８は矢印「Ｆ」により示されるように半径方向の力に対して反応する。コイルスプリング６０、６４、６８を製造するために使用する、上述した材料６２、６６、７０は好ましくは金属製スプリングワイヤーとするが、プラスティックまたは複合材料であってもよい。可撓性皮膜５８は、ゴム化合物などのシールを製造するために一般に使用されている周知のエラストマー化合物のいずれかから製造してもよい。さらに、図６は荷重部材３４、３８のさらに他の代替を示している。この例では、偏倚部材５６は可撓体７２に完全に埋設されたコイルスプリング６０を示している。可撓体７２は、ゴム化合物などのシールを製造するために一般に使用されている周知の複数のエラストマー化合物のいずれかから製造してもよい。
【００１４】
図２と３に示すように、荷重部材３４、３８も支持部材７４を含んでいてもよい。支持部材７４は偏倚部材５６の内側に配置され、偏倚部材５６を支持し、または偏倚部材５６の圧縮または変位量を制限するために使用される。支持部材７４は繊維状材料から構成されるコードまたはロープであってもよいが、エラストマーコードさらには第二のさらに小形のコイルスプリングとすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
運転時には、シール構造１０は各々のシールリング３０、３２の傾斜路４６、５０に対して力を加えるように働く。ローラエレメント１４が、エンドキャップ１９間で軸方向に移動すると、荷重リング３４、３８は第一のシールリング３０の平滑シール面４２を第二のシールリング３２の平滑シール面４４に対して押し付け、第二のシールリング３２の平滑シール面４４を第一のシールリング３０の平滑シール面４２に対して押し付けて、潤滑油を保持し、ローラエレメント１４のボア３６へ汚染物が進入するのを防止している。
【００１６】
傾斜路４６、４８と５０、５２はの長さは、荷重リング３４、３８の所定圧縮を保持できるように選定されるので、シール面４２と４４上では所望の面荷重が得られる。より詳しくは、荷重部材３４、３８は所定の歪みレベルへ組立られる際に圧縮され、傾斜路４６、４８と５０、５２に対して充分な長さがあると、荷重部材３４、３８は第一と第二のシールリング３０、３２の動作範囲にわたって実質的に保持される。荷重部材３４、３８は圧縮量の約３１％の最大基本歪みレベルを有している。この圧縮レベルは、エンドキャップ１９に対する第一と第二のシールリング３０、３２の変位に応じて、２０％から３５％の範囲内に保持されるように設計される。
【００１７】
現状の設計における荷重部材３４、３８により、偏倚部材５６の形式で追加支持材が設けられるので、エラストマー材料の圧縮永久歪みは発生しない。さらに、荷重部材３４、３８は、ローラアセンブリや最終駆動部などの現状の機械要素部品を再設計する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を実施するシール構造を利用したトラックローラアセンブリの部分断面立面図面である。
【図２】図１の詳細２について取り出したシール構造の拡大図である。
【図３】図２に示す荷重部材の線３−３に沿ったシール構造の拡大断面図である。
【図４】図２に示す荷重部材の代替実施形態である。
【図５】図２に示す荷重部材の他の代替実施形態である。
【図６】図２に示す荷重部材のさらに他の代替実施形態である。
【符号の説明】
【００１９】
１０  シール構造
１２  トラックローラアセンブリ
１４  ローラエレメント
１６  シャフト
１８  軸受スリーブ
１９  エンドキャップ
２０  ピン
２２  （１９内の）開口部
２４  （１６内の）ボア
３０  第一のシールリング
３２  第二のシールリング
３４  第一の荷重部材
３６  （１４内の）ボア
３８  第二の荷重部材
４０  （１９内の）窪み
４２  （３０の）平滑シール面
４４  （３２の）平滑シール面
４６  （３０上の）傾斜路
４８  （１４内の）傾斜路
５０  （３２上の）傾斜路
５２  （１９内の）傾斜路
５４  回転軸
５６  偏倚部材
５８  可撓性皮膜
６０  コイルスプリング
６２  丸形材料
６４  コイルスプリング
６６  平形材料
６８  傾斜コイルスプリング
７０  丸形材料
７２  可撓体
７４  支持部材
【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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