(57)【要約】【課題】長期間に亘って密封性が維持される農機具用密封装置を提供する。【解決手段】  キングピン１１と、キングピン１１を包囲するハウジング１２との間の環状空間を密封する農機具用密封装置１０であって、ハウジング１２に固定されるシール本体１５と、キングピン１１の外周面に固定されるスリーブ部材１６とを備える。シール本体１５は、キングピン１１の軸線と平行に延びる円筒部２１を有する芯金２０と、芯金２０の径方向内方に設けられ、スリーブ部材１６に接触した主リップ部３４及びダストリップ部３５とを含む。スリーブ部材１６は、主リップ部３４及びダストリップ部３５が外周面に接触した環状の金属環４０と、金属環４０の径方向外方側に設けられ、外周側に芯金２０の第１円筒部２１の内周面と面接触した摺接面５３ｂを有する封止部５３とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キングピンと、前記キングピンを包囲するハウジングとの間の環状空間を密封する農機具用密封装置であって、
前記ハウジングに固定されるシール本体と、前記キングピンの外周面に固定されるスリーブ部材とを備え、
前記シール本体は、前記キングピンの軸線と平行に延びる円筒部を有する芯金と、前記芯金の径方向内方に設けられ、前記スリーブ部材に接触した主リップ部及びダストリップ部とを含み、
前記スリーブ部材は、前記主リップ部及び前記ダストリップ部が外周面に接触した金属環と、前記金属環の径方向外方に設けられ、外周側に前記芯金の円筒部の内周面と面接触した摺接面を有する封止部とを含む、ことを特徴とする農機具用密封装置。
【請求項２】
前記封止部の摺接面と前記芯金の円筒部の内周面との間にグリースが介在している請求項１に記載の農機具用密封装置。
【請求項３】
前記封止部の内周面側にはガータスプリングが設けられている請求項１又は２に記載の農機具用密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農機具用密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラクター等の農機具は、その足廻りにおいて、キングピンとこのキングピンを包囲するハウジングとに囲まれた環状空間を封止する密封装置が装着されている。トラクター等の農機具の足廻りは、泥水等に曝される環境下で使用されるため、上記キングピンと上記ハウジングとの間の環状空間に外部から泥水等の異物が侵入することを防止することが必要になる。
【０００３】
上記密封装置として、例えば特許文献１には、図４に示したような密封装置が提案されている。図４は、従来の密封装置を示す断面説明図である。
図４に示した密封装置１００は、ハウジング１３０と、その内周に挿通されたキングピン１４０との間に配置され、ハウジング１３０に装着された第１密封要素１０１と、キングピン１４０に装着された第二密封要素１０２とを備えている。
第１密封要素１０１は、金属製の補強環１１１と、この補強環１１１に、それぞれ弾性材料を用いて一体に成形された外周シール部１１２、対油用ラジアルリップ１１３、対ダスト用ラジアルリップ１１４及び位置決め摺動部１１５と、対油用ラジアルリップ１１３の外周面に装填されたガータスプリング１１６と、補強環１１１に固定された金属製の保護板１１７とを備えている。
【０００４】
第２密封要素１０２は、金属製のスリーブ１２１と、このスリーブ１２１に、それぞれ弾性材料を用いて一体に成形された内周シール部１２２、複数のサイドリップ１２３，１２４及び弾性層１２５と、この弾性層１２５を介して圧入固定された金属リップ部材１２６とを備える。
サイドリップ１２３，１２４は、保護板１１７の内周面に摺動可能に密接されている。
【０００５】
密封装置１００は、第１密封要素１０１がハウジング１３０側に固定され、第２密封要素１０２がキングピン１４０側に固定されることによって、ハウジング１３０とキングピン１４０との間の環状空間を密封する。
この密封装置１００は、第１密封要素１０１の対油用ラジアルリップ１１３が、第２密封要素１０２におけるスリーブ１２１の外周面に摺動可能に密接されることによって、密封空間Ａに存在する潤滑油がハウジング１３０の外部側Ｂへ漏洩するのを防止している。
また、密封装置１００は、対ダスト用ラジアルリップ１１４が第２密封要素１０２におけるスリーブ１２１の外周面に摺動可能に密接され、更にその外側で第２密封要素１０２における対ダスト用のサイドリップ１２３，１２４が第１密封要素１０１における保護板１１７の内周面に摺動可能に密接され、更に第２密封要素１０２における金属リップ部材１２６のリップ部１２６ｂが、保護板１１７の外周面に摺動可能に密接されている。密封装置１００は、多段シール構造によって、外部側Ｂから泥水等が侵入することを遮断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−９１０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の密封装置１００は、多段シール構造を有しているもののシール構造の摩耗に対する耐久性は十分ではなく、短時間で密封性が損なわれてしまうことがあった。また、密封装置１００は、保護板１１７や金属リップ部材１２６を備えているため、部品点数が多く、組立が煩雑になるとの課題もあった。
【０００８】
従来の密封装置において、早期に密封性が損なわれてしまう理由としては下記の理由が考えられた。
上記キングピンは、その軸方向が鉛直方向から傾いた斜め方向を向いているため、上記密封装置の組付け方向は鉛直方向から傾いた方向となっており、この状態で、上記キングピンを包囲するハウジングが車輪の舵角に応じて上記キングピンに対して回動すると、上記密封装置の弾性素材からなるシール部材は、ラジアル方向及びスラスト方向に撓みが生じることがある。このような撓みによって、例えば、密封装置１００では、サイドリップ１２３，１２４と保護板１１７との間に泥水等が入り込みやすくなり、泥水等が入り込んだ状態でサイドリップ１２３，１２４が保護板１１７と摺動すると、サイドリップ１２３，１２４の摩耗が促進されて、その結果、密封装置１００の密封性が早期に損なわれると考えられた。
そこで、本発明は、密封性を長期間に亘って維持することができる耐久性に優れた密封装置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】
本発明の農機具用密封装置（以下、単に密封装置ともいう）は、キングピンと、上記キングピンを包囲するハウジングとの間の環状空間を密封する農機具用密封装置であって、
上記ハウジングに固定されるシール本体と、上記キングピンの外周面に固定されるスリーブ部材とを備え、
上記シール本体は、上記キングピンの軸線と平行に延びる円筒部を有する芯金と、上記芯金の径方向内方に設けられ、上記スリーブ部材に接触した主リップ部及びダストリップ部とを含み、
上記スリーブ部材は、上記主リップ部及び上記ダストリップ部が外周面に接触した金属環と、上記金属環の径方向外方に設けられ、外周側に上記芯金の円筒部の内周面と面接触した摺接面を有する封止部とを含む、ことを特徴とする。
【００１０】
上記密封装置は、上記スリーブ部材が外周側に摺接面を有する封止部を備えており、上記摺接面は上記芯金の円筒部の内周面と面接触しているため、上記封止部と上記芯金との接触面積が充分に確保されている。そのため、上記密封装置では、上記キングピンと上記ハウジングとが相対的に回動した際に、上記封止部に撓みが生じたとしても、上記封止部の摺接面が上記芯金の円筒部の内周面と接触した状態を維持することができ、両者の間に泥水等が入りこみにくくなっている。従って、上記密封装置では、泥水等を噛み込んだ状態で摺動することにより生じる摩耗の促進が上記封止部で起こりにくく、耐久性に優れ、長期間に亘って密封性を維持することができる。
【００１１】
上記密封装置において、上記封止部の摺接面と上記円筒部の内周面との間にグリースが介在していることが好ましい。
この場合、グリースによって、泥水等が上記摺接面と上記内周面との間により侵入しにくくなるため、上記封止部がより摩耗しにくくなる。
【００１２】
上記密封装置において、上記封止部の内周面側にはガータスプリングが設けられていることが好ましい。
この場合、上記封止部と上記円筒部の内周面との密着性がより向上し、両者の間に泥水等が更に侵入し難くなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、長期間に亘って密封性が維持される農機具用密封装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の密封装置を示す断面説明図である。
【図２】図１に示した密封装置を構成するシール本体の一部を示す断面説明図である。
【図３】図１に示した密封装置を構成するスリーブ部材の一部を示す断面説明図である。
【図４】従来の密封装置を示す断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態）
以下、本発明の密封装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の密封装置を示す断面説明図である。図２は、図１に示した密封装置を構成するシール本体の一部を示す断面説明図である。図３は、図１に示した密封装置を構成するスリーブ部材の一部を示す断面説明図である。ここで、図２には、変形前の自由状態にあるシール本体を示し、図３には、変形前の自由状態にあるスリーブ部材を示す。また、本明細書では、キングピンの軸線に沿った方向を軸方向という。
【００１６】
本実施形態に係る密封装置１０は、図１に示すように、トラクターの前輪の足廻りにおいて、キングピン１１と、キングピン１１を包囲し、車輪（図示せず）の舵角に応じてキングピン１１の周囲を回動するハウジング１２との間の環状空間を密封するために用いられる。
密封装置１０は、キングピン１１と、キングピン１１の周囲に設けられたハウジング１２との間に形成される環状空間に装着されて、ハウジング１２の外部側Ｂから密封空間Ａ内に泥水等が侵入することを防止するとともに、密封空間Ａ内に密封された潤滑油等の密封流体が外部側Ｂへ漏洩するのを防止する。
【００１７】
密封装置１０は、図１〜３に示すように、シール本体１５とスリーブ部材１６とを備えている。
シール本体１５は、断面略Ｌ字状の環状の芯金２０と、芯金２０に固定されている第１シール部材３０と、環状の第１ガータスプリング２５とで構成されている。
芯金２０は、金属（例えば、ＳＵＳ、ＳＰＣＣ等）製の環状部材であり、キングピン１１の軸線と平行に延びる第１円筒部２１と、第１円筒部２１の密封空間Ａ側の端部から径方向内方へ屈曲した円環状の第１環状板部２２とで構成されている。
【００１８】
第１シール部材３０は、合成ゴム（例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）など）等の弾性素材からなり、加硫による接着、焼き付けなどにより芯金２０に固定されている。
第１シール部材３０は、環状に形成されており、芯金２０の第１環状板部２２の外部側Ｂに固定された内周側本体部３１と、第１円筒部２１の外部側Ｂの端面２１ａ及び外周面２１ｂ、及び第１環状板部２２の密封空間Ａ側の側面２２ａを覆うように固定された外周側本体部３２とを有する本体部３３と、本体部３３の径方向内側から金属環４０側であって、かつ密封空間Ａ側に延びる主リップ部３４と、本体部３３の径方向内側から金属環４０側であって、かつ外部側Ｂに延びるダストリップ部３５とを有している。
主リップ部３４の外周面には周溝３４ａが形成されている。そして、この周溝３４ａには、第１ガータスプリング２５が装着されている。第１ガータスプリング２５はバネリングであり、主リップ部３４を径方向内方へ締め付けている。
【００１９】
主リップ部３４は、図２に示すように、スリーブ部材１６の金属環４０の外周面（第２円筒部４１の外周面）に締め代をもって接触して密封空間Ａ内に封入された潤滑油等の密封流体が外部側Ｂへ漏れるのを防止している。主リップ部３４は、その径方向内側の断面形状が径方向内方に向けて細くなる（軸方向幅寸法が小さくなる）略Ｖ字形を有している。主リップ部３４の内周面は、外部側Ｂの第１傾斜面３４ｂと、密封空間Ａ側の第２傾斜面３４ｃとを有している。
【００２０】
第１傾斜面３４ｂは、外部側Ｂほど内径が大きくなるように傾斜し、第２傾斜面３４ｃは、密封空間Ａ側ほど内径が大きくなるように傾斜している。第１傾斜面３４ｂと第２傾斜面３４ｃとの境界部であって主リップ部３４の最小径部（頂部）はリップ先端部３４ｄという。主リップ部３４の第１傾斜面３４ｂは、スリーブ部材１６の外周面（金属環４０の外周面）に接触してシール面として機能している。
【００２１】
ダストリップ部３５は、図１、２に示すように、先端側（外部側Ｂ）の内周面に設けられた摺接部３５ａが第２円筒部４１の外周面に締め代をもって接触している。ダストリップ部３５は、主に泥水等の密封空間Ａ内への侵入を防止している。
ダストリップ部３５は、摺接部３５ａの径方向外方にバネリング３６が埋め込まれている。バネリング３６は、ダストリップ部３５を径方向内方へ締め付けている。
バネリング３６をダストリップ部３５に埋設することにより、ダストリップ部３５による密封性が向上する。更に、シール本体１５をスリーブ部材１６に組付ける際に、ダストリップ部３５が反転することを防止することができる。
第１シール部材３０の内周面側には、ダストリップ部３５の内周面３５ｂと、主リップ部３４の内周面（第１傾斜面３４ｂ）との間に環状の空間部３７が設けられている。この空間部３７にはグリースＧが充填されている。
【００２２】
内周側本体部３１は、芯金２０の第１環状板部２２の外部側Ｂの側面２２ｂ及び第１円筒部２１の内周面２１ｃの一部に固定されている。内周側本体部３１の外部側Ｂの端面３１ｂは、スリーブ１６が有する封止部５３の密封流体Ａ側の端面５３ｃとわずかな隙間を有して対向している。
【００２３】
シール本体１５は、外周側本体部３２における芯金２０の第１円筒部２１の外周面２１ｂを覆う外周部３２ｂを介してハウジング１２の内周面１２ａに内嵌して固定される。このように外周部３２ｂを介してシール本体１５がハウジング１２に固定されると、シール本体１５とハウジング１２の内周面１２ａとの間を通って外部側Ｂから密封空間Ａ側に泥水等が侵入することを防止することができる。
また、第１円筒部２１の端面２１ａを覆う外周側本体部３２の端面部３２ａは、スリーブ部材１６に設けた後述する突起部５５の密封空間Ａ側の端面５５ａと当接している。そのため、泥水等の侵入は、まずこの部分で抑制される。
【００２４】
スリーブ部材１６は、断面略Ｌ字状の金属環４０と、金属環４０に固定されている第２シール部材５０とで構成されている。
金属環４０は、金属（例えば、ＳＵＳ、ＳＰＣＣ等）製の環状部材であり、キングピン１１の軸線と平行に延びる第２円筒部４１と、第２円筒部４１の外部側Ｂの端部から径方向外方へ屈曲した円環状の第２環状板部４２とで構成されている。
【００２５】
第２シール部材５０は、合成ゴム（例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）など）等の弾性素材からなり、加硫による接着、焼き付けなどにより金属環４０に固定されている。
第２シール部材５０は、環状に形成されており、金属環４０の第２環状板部４２の径方向外側に固定された本体部５１と、本体部５１の径方向内方に設けられて金属環４０の第２環状板部４２の外部側Ｂの側面及び第２円筒部４１の内周面に固定された内周部５２と、本体部５１の外周側からシール本体１５の芯金２０側で、かつ密封空間Ａ側に延びる封止部５３と、封止部５３より外部側Ｂにおいて本体部５１の外周側から径方向外方に延びる突起部５５とを有している。
封止部５３の内周面には周溝５３ａが形成されている。そして、この周溝５３ａには、第２ガータスプリング４５が装着されている。第２ガータスプリング４５は、バネリングであり、封止部５３の摺接面５３ｂと芯金２０の内周面との間に隙間が生じることを抑制している。
【００２６】
封止部５３は、図１、３に示すように、外周面側に芯金２０の第１円筒部２１の内周面２１ｃと締め代をもって接触している接触面積の大きい摺接面５３ｂ有している。
摺接面５３ｂは、内周面２１ｃと充分な接触面積を有しているため、ハウジング１２がキングピン１１に対して回動し、封止部５３にたわみが生じたとしても、摺接面５３ｂ全体が内周面２１ｃから離れてしまうことはなく、摺接面５３ｂの少なくとも一部は内周面２１ｃとの接触状態が維持される。そのため、両者の隙間から泥水等が密封空間Ａ側に侵入することが抑制される。
【００２７】
摺接面５３ｂは、全体が第１円筒部２１の内周面２１ｃと締め代をもって摺接する寸法で設けられている。そのため、摺接面５３ｂは、全面において内径が芯金２０の第１円筒部２１の内径よりも大きくなっている。
また、摺接面５３ｂは、外部側Ｂから密封空間Ａ側に向かって縮径する第１摺接面１５３と第１摺接面１５３から密封空間Ａ側に軸方向に略平行に延びる第２摺接面１５４とを有している。更に、第１摺接面１５３には、断面Ｖ字形の環状凹部５３ｄが設けられている。環状凹部５３ｄは、所謂グリース溜まりとして機能する。密封装置１０では、摺接面５３ｂと第１円筒部２１の内周面２１ｃとの間にはグリースが介在されている。
封止部５３が上述したような摺接面５３ｂを有する場合、シール本体１５とスリーブ部材１６とを互いに嵌合させた密封装置１０は、組立時に摺接面５３ｂ（特に、環状凹部５３ｄ）にグリースを供給することにより、摺接面５３ｂと芯金２０の第１円筒部２１との間にグリースを介在させることができる。グリースを介在させることで、泥水等が摺接面５３ｂと第１円筒部２１の内周面２１ｃとの間により侵入しにくくなり、封止部５３（摺接面５３ｂ）はより摩耗しにくくなる。
【００２８】
摺接面５３ｂの軸方向寸法Ｌ１（図３参照）は、泥水等の侵入を抑制する観点からは大きい方が好ましく、例えば、芯金２０の第１円筒部２１の軸方向寸法Ｌ２（図１参照）の２５〜５０％程度が好ましい。
この場合、封止部５３と芯金２０の第１円筒部２１の内周面２１ｃとの間で、充分な接触面積を確保するのに適している。
上記Ｌ１は具体的には、例えば２〜４ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００２９】
封止部５３が密封空間Ａ側に備える端面５３ｃは、シール本体１５における内周側本体部３１の端面３１ｂとわずかな隙間を有して対向している。この対向部分においても泥水等の侵入が抑制されている。
また、突起部５５は、断面略矩形状を有し、その密封空間Ａ側の端面５５ａが、シール本体１５における外周側本体部３２の端面部３２ａと当接している。
【００３０】
スリーブ部材１６は、金属環４０の第２円筒部４１の内周面に固定された内周部５２を介してキングピン１１の外周面１１ａに外嵌して固定される。このように内周部５２を介してスリーブ部材１６が固定されると、スリーブ部材１６とキングピン１１の外周面１１ａとの間から泥水等が侵入することを防止することができる。
【００３１】
密封装置１０の組み立ては、例えば、シール本体１５とスリーブ部材１６とを互いに嵌合させることにより行う。具体的には、シール本体１５及びスリーブ部材１６の一方を他方に向かって圧入して、突起部５５の端面５５ａと外周側本体部３２の端面部３２ａとを接触させる。これにより、主リップ部３４及びダストリップ部３５が金属環４０に締め代をもって接触し、かつ封止部５３が芯金２０の第１円筒部２１に締め代をもって面接触した密封装置１０を得ることができる。
このとき、シール本体１５とスリーブ部材１６とに挟まれた空間（図１中、Ｇ参照）にはグリースを充填することが好ましい。これにより、各摺動部の耐摩耗性が向上し、かつ泥水等が外部側Ｂから密封空間Ａ側により侵入しにくくなる。
【００３２】
（他の実施形態）
本発明の密封装置の実施形態は、上記実施形態に限られるものではなく、この発明の範囲内において、構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等について適宜変更することができる。
例えば、封止部５３の摺接面５３ｂ（第１摺接面１５３）には、必ずしも環状凹部５３ｄが設けられていなくてもよい。この場合でも、組立時に封止部５３と芯金２０の第１円筒部２１との間にグリースを供給することにより、環状凹部５３ｄを設けた場合に比べて量は少ないものの摺接面５３ｂ（例えば、第１及び第２摺接面１５３，１５４の境目付近）と芯金２０の第１円筒部２１との間にグリースを介在させることができる。
本発明の密封装置は、トラクター以外の農機具にも用いることができ、コンバイン、耕うん機、田植機等の農機具にも用いることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０：密封装置、１１：キングピン、１２：ハウジング、１５：シール本体、１６：スリーブ部材、２０：芯金、２１：第１円筒部、２２：第１環状板部、２５：第１ガータスプリング、３０：第１シール部材、３１：内周側本体部、３２：外周側本体部、３３：本体部、３４：主リップ部、３５：ダストリップ部、３６：バネリング、３７：空間部、４０：金属環、４１：第２円筒部、４２：第２環状板部、４５：第２ガータスプリング、５０：第２シール部材、５１：本体部、５２：内周部、５３：封止部、５３ｂ：摺接面、５３ｄ：環状凹部、５５：突起部、１５３：第１摺接面、１５４：第２摺接面、Ａ：密封空間、Ｂ：外部側
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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