(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上移動車両用の無限軌道帯の可動機械部品（１１、１２、１４）間にて動作するシール装置であって、
前記可動機械部品のうちの２つ（１１、１４）を回転軸線（３６）を中心に回動可能な状態で互いに接続するピン（１３）を有し、前記可動機械部品のうちの２つ（１１、１４）ならびに前記ピン（１３）は、軸方向シール面（２４）および径方向シール面（２５）によって限定される潤滑油用の環状室（１５）を規定し、
前記環状室（１５）内に同軸的に収容配置された、前記可動機械部品（１１、１４）のための環状シール（１６）およびスペーサ部材（１７）を有し、
前記スペーサ部材（１７）は前記ピン（１３）を、前記環状シール（１６）は該スペーサ部材（１７）を順に取り囲んでおり、
前記環状シール（１６）は、硬性環状シール部材（１８）および弾性環状シール部材（１９）によって構成されており、
前記硬性環状シール部材（１８）は、略円筒部（２０）および該略円筒部（２０）に結合された略径方向延在部（２１）とを備え、その内側を略円錐傾斜面（３２）によって規定される略Ｊ字形断面または略Ｌ字形断面を形成しており、
前記弾性環状シール部材（１９）は、前記環状室（１５）の前記径方向シール面（２５）に一致した略径方向延在外周面（２３）を有していると共に、外側で前記硬性環状シール部材（１８）を受けとめるものであって、さらに、シール位置にあるときに、互いに結合された前記可動機械部品（１１、１４）の一方の径方向シール面（３１）に対して前記硬性環状シール部材（１８）を押圧するように設計されており、
前記硬性環状シール部材（１８）の前記略円筒部（２０）は、内側円筒面（３３）により規定されおり、
前記硬性環状シール部材（１８）の前記略径方向延在部（２１）は、シール作用を提供するためのものであって、高硬度の材料から成り、垂直方向に延びる円筒面（３４）により規定されていると共に、その前面に少くとも１つのシール面（３０）を備えているシール装置において、
前記硬性環状シール部材（１８）の前記略円筒部（２０）は、前記回転軸線（３６）または前記ピン（１３）に対して角度をなす傾斜結合面（３５）を介して、前記略径方向延在部（２１）に結合されており、
前記弾性環状部材（１９）は、こぶ状断面の第１の環状部（３７）と、ボス状断面の第２の環状部（３８）とを備えており、前記第１の環状部（３７）は、環状接触面（４１）により規定されており、該環状接触面（４１）は、前記環状シール（１６）が組み付けられたときに、前記傾斜結合面（３５）との間に０°〜３０°の角度“α”を形成することを特徴とするシール装置。
【請求項２】
前記傾斜結合面（３５）は、前記回転軸線（３６）との間に２２°〜３８°の角度“β”を形成することを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【請求項３】
前記第２の環状部（３８）は、前記環状室（１５）またはその前記軸方向シール面（２４）の内径よりも大きい直径の第１の尖頭（４０）を形成する第１の対の外側傾斜面（３９）を備えていることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【請求項４】
前記第１の環状部（３７）は、前記環状室（１５）の外側を向くような第２の尖頭（４３）を形成するように前記第１の環状面（４１）に対して角度をなす平坦な断面形状を持つ第２の環状面（４２）を備えていることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【請求項５】
前記第１の環状部（３７）は、前記環状室（１５）の内側を向くような凹部（４６）を規定するように前記第２の環状部（３８）の一部分である第４の平坦な環状面（４５）に対して角度をなす円弧断面形状を持つ第３の環状面（４４）を備えていることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【請求項６】
前記環状シール部材（１８）は、その前面部に、シール効果を実際に生じさせるために必要な圧力を受けると共に、前記ブッシュ（１４）の前面に対し摩擦接触するシール部またはシール帯を少くとも１つ含むシール面（３０）を備えていることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【請求項７】
前記シール帯は、実質的に６０ｍｍの公称直径に対して、１．５０〜２．００ｍｍの厚さを持つ円形リムを備えていることを特徴とする請求項６に記載のシール装置。
【請求項８】
前記シール帯が金属種の材質である場合に、該シール帯の表面粗さは、表示すれば、０．００５±０．００３であることを特徴とする請求項７に記載のシール装置。
【請求項９】
前記硬性環状シール部材（１８）を製造するための材料は、金属、セラミック、または合成材料であることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【請求項１０】
前記硬性環状シール部材（１８）を製造するための材料は、化学的腐食に耐え得るように耐錆性であることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【請求項１１】
前記硬性環状シール部材（１８）を製造するための材料は、クローム、モリブデン、およびバナジウムを主に含み、表示すれば、カーボン：３．５０％、シリコン：１．００％、マンガン：１．００％、クローム：１５．００％、モリブデン：２．００％、バナジウム：１．００％で表される化学組成物であり、熱処理が施されることによって硬度が６５ＨＲＣ以上に達し、且つ非常に高い耐錆性を持つ高合金鋳鉄であることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【請求項１２】
前記弾性環状部材（１９）を製造するための材料は、潤滑油および水に対して化学的耐性を示すと共に、高い耐摩耗性および引き裂き強度と、低い永久固化値を持つエラストマーであることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【請求項１３】
前記弾性環状部材（１９）を製造するための材料は、ショアＡ硬度５５〜７５のニトリルタイプのエラストマー混合物を含むことを特徴とする請求項１２に記載のシール装置。
【請求項１４】
前記弾性環状部材（１９）を製造するための材料は、使用状態に応じて、シリコン含有混合物、もしくは、“Ｖｉｔｏｎ”として知られているエラストマーであることを特徴とする請求項１２に記載のシール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地上移動車両等の無限軌道帯における各種ジョイントの可動部品の長期間にわたる潤滑性を実現し、また、無限軌道帯自体の他の構成部品の寿命に匹敵する寿命を確保するためのシール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術、発明が解決しようとする課題、ならびに課題を解決するための手段】
周知のごとく、地上移動車両の無限軌道帯の寿命は、土木または軍事どちらの用途においても、無限軌道帯を構成するピンおよび／またはブッシュの摩耗の度合いにより事実上決定されていた。
【０００３】
この摩耗が許容値に達したときには、摩耗した部品の交換を必須とする分解修理が必要であり、この作業は、無限軌道帯全体もしくは全ジョイントまたは全シール装置の分解を伴うことになる。これは、全てのジョイント（例外無しに）を当初の寸法に戻さなければならないからである。車両それぞれの２つの無限軌道帯の重量および寸法ならびに分解のための特殊な設備（例えば、少くとも１つの適当なタイプの圧縮機等）が必要なことを考慮すると、この作業は、実際上、車両もしくは少くとも２つの無限軌道帯を持ち込むことができる専門の工場でのみ実行可能である。この作業の煩雑さは、燃料コストに次いで、無限軌道帯のメインテナンスや定期的な部品交換のコストを加えた原価償却費がランニングコストにおいて最も高い費目であることを考慮すると、十分に実証できることである。
【０００４】
いうまでもなく、シール装置は、研磨性外来物がジョイント内に侵入することを防止すると共に、必要に応じてジョイント内部に潤滑油を維持することを保証するためのものであるので、無限軌道帯の寿命に関して基本的に重要なものである。実際上、ジョイント内への異物（外来物）の侵入は、シール装置の表面をも含む相対運動する表面の摩耗を招来する。この結果、シール装置は、ジョイントからの潤滑油の漏れの防止作用が低減すると共に、相対運動関係にある対の表面間への研磨性異物の更なる侵入の防止作用が低減する。これが、多くの場合、摩耗は、ひとたび始まると直ぐに、比較的急激にかつ徐々に早まりつつ進行する理由である。上記技術的課題を解決するものとして、種々のシール装置が公知であり、その１つが、1989年７月11日出願のイタリア特許第1230329号に開示されて いる。これと比較して、本発明によるシール装置は、一歩前進したものと認められるであろう。尚、本発明のよりよい理解を助けるために、上記イタリア特許における参照番号に対応した参照番号を、後の記載に用いる。
【０００５】
本発明の目的は、無限軌道帯が固定または回動ブッシュを備えたタイプかどうか等のジョイントの構造にかかわらず、耐摩耗性を可及的に向上させ、この結果、それに応じて無限軌道帯の稼働寿命を増大させる改善されたシール装置を提供することである。
【０００６】
これら目的は、本発明の請求項１（記載を簡潔にするために、請求項を引用する）による地上移動車両の可動部品間で作動するシール装置によって実現される。
【０００７】
これまでの経験によれば、上記目的は既に達成されているとされてきた。しかし、（広義としての）無限軌道帯ジョイントの摩耗が任意またはほぼ同時に現れるいくつかの原因に因るという事実に照らして、その事実にも拘らず、良く知られ、また、認められているように、上記目的が既に達成されていると何故に考えられているのかの理由を科学的に詳細な文言で説明することは難しく、前記摩耗を完全に無くすことは不可能である。磨耗は、例えば、装置が接触する材料（粘土含有か否か、湿質か乾質か、汚染物質および侵食性薬品等が染み込んでいるか否かなどの土壌のタイプ）、環境温度、作業のタイプ（連続か間欠か）、突発的な衝撃および相互作用、（組立中および建造中両方での）許容誤差、稼働休止時間など次第で決まると、単に考えられていたのであろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明を、純粋に非限定な例により、図面を参照して例示する。
【０００９】
図１〜４を参照して、本発明によるシール装置は、符号１０で概略的に示された間接ジョイント、例えば無限軌道帯車両用のジョイントに搭載される。このため、本シール装置は、地上車両用無限軌道帯の可動機械部品１１、１２、１４の間で動作する。ここでは、２つの機械部品１１および１４と、両部品を回転軸線３６を中心に回動可能に互いに結合するピン１３とは、潤滑油のシール域における分配のための環状室１５を規定する。潤滑油は、主にピン１３中に適当な直径の穴によって特別に形成された軸方向空洞中に収容されており、この軸方向空洞とピン１３の外周面との接続を可能にするようにピン１３中に形成された適当なサイズの特別な複数の径方向穴によってブッシュ１４とピン１３との間のあらゆる接触する部分に分配される。環状室１５は、軸方向シール面２４と径方向シール面２５とによって規定されている。機械部品１１および１４のための環状シール１６およびスペーサ部材１７は、環状室１５内に同軸的に収容されている。スペーサ部材１７はピン１３を、環状シール１６はスペーサ部材１７を順に取り囲んでいる。環状シール１６は、環状シール部材１８および弾性環状部材１９により構成されている。
【００１０】
環状シール部材１８（特に、図２参照）は、略円筒部２０と、これに結合された略径方向延在部２１とを備え、一面を略円錐傾斜面３２によって定義される略Ｊ字形断面または略Ｌ字形断面を形成している。弾性環状部材１９は、環状室１５の径方向シール面２５に一致した略径方向延在外周面２３を有していると共に、外側で環状シール部材１８を受けとめる。弾性環状部材１９は、シール位置（姿勢）にあるとき、互いに結合された２つの機械部品１１および１４の一方の径方向シール面３１に対して環状シール部材１８を押圧すべく設計されている。環状シール部材１８の略円筒部２０は、内側円筒面３３により規定されている。略円筒部２０はまた、シール作用を提供するための略径方向延在部２１を備え、高硬度の材料から成り、垂直方向に延びる円筒面３４により規定されている。環状シール部材１８はまた、シール面３０を備えている。このシール面３０は、硬性環状シール部材１８の前面部である少なくとも一つのシール部またはシール帯を含んでおり、このシール帯は、シール効果を実際に生じさせるために必要な圧力を受けると共に、潤滑油の漏洩と汚染異物の侵入との両方を同時に防止するために、ブッシュ１４の前面に対して摩擦接触を作る。このシール帯は、６０ｍｍ程度の公称直径に対して１．５０〜２．００ｍｍの厚さの円形リムを備えている。シール帯の厚さは、主に摩擦学的作用を考慮に入れて決定された寸法である。シール帯の表面粗さは、金属種の材質であれば、表示値０．００５±０．００３である。硬性環状シール部材１８を製造するための材料は、金属、セラミック、合成材料、あるいは他の素材でよい。いずれにしても、前記材料は、化学的腐食に耐え得るように耐錆性であると共に、適当な機械的剛性を有しているべきである。この材料が金属である場合には、クローム、モリブデン、およびバナジウムを含む高合金鋳鉄、表示すれば、カーボン：３．５０％、シリコン：１．００％、マンガン：１．００％、クローム：１５．００％、モリブデン：２．００％、バナジウム：１．００％で表される化学組成物を用いることで、より良い効果が得られる。この鋳鉄は、優れた耐錆性を示すと共に、さらに熱処理を経ることで、硬度が６５ＨＲＣ以上にも達する。
【００１１】
環状部材１８の略円筒部２０は、回転軸線３６またはピン１３に対して角度をなす傾斜結合面３５を介して、略径方向延在部２１に結合されている。
【００１２】
弾性環状部材１９（特に、図３参照）は、こぶ状断面の第１の環状部３７と、ボス状断面の第２の環状部３８とを備えている。第１の環状部３７は、環状接触面４１により規定されている。環状接触面４１は、環状シール１６が組み付けられたときに、傾斜結合面３５との間に０°〜３０°の角度“α”を形成する。傾斜結合面３５は、回転軸線３６との間に２２°〜３８°の角度“β”を形成する。
【００１３】
第２の環状部３８は、環状室１５またはその軸方向シール面２４の内径よりも大きい直径の第１の尖頭４０を形成する第１の対の外側傾斜面３９を備えている。これにより、関節ジョイント、つまり、本発明によるシール装置の組立（それは、互いに結合されるべき部品１１および１２を垂直方向に位置決めすることによってなされるが）の間に、弾性環状部材１９を、重力に抗して、環状室１５内に留まらせることができる。第１の環状部３７は、環状室１５の外側を向くような第２の尖頭４３を形成するように第１の環状面４１に対して角度をなす平坦な断面形状を持つ第２の環状面４２を備えている。
【００１４】
第１の環状部３７は、環状室１５の内側に方向づけられた凹部４６を規定するように、第２の環状部３８の一部分である第４のフラットな環状面４５に対して角度をなす円弧断面形状を持つ第３の環状面４４を備えている。弾性環状部材１９の材料は、潤滑油および水に対して化学的耐性を示すと共に、高い耐摩耗性および引き裂き強度と低い永久固化値を持つエラストマー（もしくは天然または合成ゴム）である。
【００１５】
ショアＡ硬度５５〜７５のニトリルタイプのエラストマー混合物により良好な結果が得られた。尚、様々な使用条件に応じて、シリコン含有混合物、“Ｖｉｔｏｎ”として広く知られているエラストマー、その他のものを用いることもできる。特に注意すべきであるが、ここで述べられるシール装置は、既知の装置とは異っている。すなわち、本シール装置では、前述のイタリア特許における参照符号２２、２６、２７、２８、および２９で示された部材は、もはや存在しておらず、もし匹敵するものがあるとしても、異なる形態を持っている。
【００１６】
シール装置（座部１５内に挿入された環状シールとスペーサ部材１７との結合した構成であるといえる）の組み立ては、適当なプレスを用いて、関節ジョイント１０の組立と同時になされ、これは、同時に、ピン１３を機械部品１１と接触させ、ブッシュ１４を機械部品１２と接触させ、この結果、この組立工程の最終段階中には、シール装置は、スペーサリング１７によって規定される点からできるだけ離れたブッシュ１４の前面により軸方向に圧縮されることになる。環状シール部材１８が金属タイプである場合には、前記組立工程の最後にてシール装置によって発生される軸方向の押し付け力は、一般に、予め選択された材質の特性に実質的に依存する。
【００１７】
この押し付け力は、ブッシュ１４のシール面上に伝搬される。環状シール部材１８が金属タイプである場合には、組立工程中にシール装置によって発生される軸方向の押し付け力は、例えば、２００Ｋｇである。組立工程の進行に伴って、弾性環状部材１９は、徐々に変形される。特に、ボス状の断面形状の第２の環状部３８は撓み、第４の平らな環状面４５が第３の環状面４４に対して圧縮されるように、凹部４６を中心に回動する。
【００１８】
このような動作の間に、弾性環状部材１９は、適当な位置に収まることになる、即ち、表面４１が硬性環状シール部材１８の傾斜結合平面３５に沿って配置されるように、動作姿勢をとると共に変形される。
【００１９】
弾性環状部材１９の圧縮による回動および変形動作の始まりから終わりに至る間に、角度αは、上記のようにして、初期には弾性リング１９の環状表面４１と硬性シール部材１８の傾斜結合平面３５との間に現われ、ジョイント組立の最終段階中に完全に無くなるまで、徐々に減少する。本シール装置の機能性および稼働寿命を確実なものにするためには、動作状態下で発生する押し付け力の値（径方向および軸方向両方）が設計パラメータ内に安定して収まり続けることと、また、それら押し付け力の値が、ジョイントを構成する種々の機械部品の製造中に生ずる不可避な寸法誤差に因る変動（上記設計パラメータについて）によって、できる限り影響されないこととが、根本的に重要なことであるのは、明らかである。このことは、ひとたび着座部内に挿入されたシール装置の圧縮動作の関数として与えられる押し付け力を示すグラフともいえる荷重図の形に基づいて、ある程度達成されるであろう。
【００２０】
シール装置に加えられた圧縮力に変動があるときに押し付け力値の変動が小さいほど、全ての状態下で、動作パラメータが最適値に近い状態でありつづけることを保証する可能性がより大きくなる。発明者は、前記荷重図の形を変形させる効果的な方法として、２つのリング、即ち、弾性リング１９および硬性リング１８の断面を、目的に合った形に、整形することであることを見出した。これに関して、とりわけ重要なことは、上記角度“α”に設計段階で与えられる値と考えられる。それ故、前記角度“α”は、装置の最終性能を決定する極めて重要な設計パラメータである。
【００２１】
第２に、着座部内部における寸法的な変動に対するシール装置の感度を減少させることによって、非常に大きな構造的許容誤差を持つ前記着座部を形成することが可能である。これは、機械部品１１、１４、１７、および１２の製造中において、意義深いコスト上の利点をもたらす。無限軌道帯の製造に必要とされる多くの部品を考えると、総合的なコスト上の利点が達成されることは、重要な点であることは確かである。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によるシール装置は、無限軌道帯が固定または回動ブッシュを備えたタイプかどうか等のジョイントの構造にかかわらず、耐摩耗性を向上でき、それに応じて、無限軌道帯の稼働寿命を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるシール装置の組立中の環状シールをその位置で示す部分的な縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態によるシール装置の第１の環状部材（硬性環状シール部材）を示す部分的な縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態によるシール装置の第２の環状部材（弾性環状シール部材）を示す部分的な縦断面図である。
【図４】本発明の実施の形態によるシール装置の組み付けられた状態の第１および第２の環状部材、または、環状シールを示す部分的な縦断面図である。
【符号の説明】
１０    関節ジョイント
１１、１２    可動機械部品
１３    ピン
１４    ブッシュ（可動機械部品）
１５    環状室
１６    環状シール
１７    スペーサ部材
１８    硬性環状シール部材
１９    弾性環状シール部材
２０    略円筒部
２１    略径方向延在部
２３    略径方向延在外周面
２４    軸方向シール面
２５    径方向シール面
３０    シール面
３１    径方向シール面
３２    略円錐傾斜面
３３    内側円筒面
３４    円筒面
３５    傾斜結合面
３６    回転軸線
３７    第１の環状部
３８    第２の環状部
３９    第１の対の外側傾斜面
４０    第１の尖頭
４１    環状接触面
４２    第２の環状面
４３    第２の尖頭
４４    第３の環状面
４５    第４の環状面
４６    凹部
【図１】
0004309994.tif 000002
【図２】
0004309994.tif 000003
【図３】
0004309994.tif 000004
【図４】
0004309994.tif 000005