JPS60113871A - シ−ルリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はブルドーザ、パワショベル、バンクフォー、戦
車その他の装軌式車輌の軌道用ローラの軸受部に使用さ
れるフローティングシールリングまたはメカニカルシー
ルその他に使用されるシールリングに関し、その製造を
容易化しア）つ耐摩耗性や耐食性を向上させることを目
的とする。 装軌式車輌の軌道用ローラの軸受部に使用されるフロー
ティングシールリングは、軸が挿通される円筒体の一端
に、フランジ状の突出部が形成されたもので、その一対
が突出部を有する端面を互いに接触させて使用される。 そして、前記の接触面でその内部をシールするものであ
るが、このシールリングの回転で、前記接触面に摩擦が
生じ、かつ車輌の走行時にはシールリングの表面に土砂
が接触する場合が生じる。したがって、シールリングは
そのシール部が平滑であって十分なシール効果な奏する
、とともに、耐摩耗性などが要求される。 従来のフローティングシールリングは、クロム鋳鉄を使
用し、鋳造で形成した高硬度のリングの表面を加工した
もの、またはクロム鋳鉄以外の素材を用いて形成したリ
ングのシール部表面に硬度が高い金属を溶射し、かつ溶
射金属の表面を再研摩加工して、シール部の硬度を高く
するなどし゛Ｃいる。したがって、製造にかなり多くの
手間を要し、高硬度の素材を使用したときは、研摩など
の加工に多くの時間を要するなどの問題がある。このよ
うに、従来のシールリングは高硬度の材料で形成するこ
とで、その耐摩耗性の向上をはかつているが、装軌式車
輌の軌道用口、−７うの軸受部に使用した場合には、依
然としてシール部の摩耗量が比較的大きい問題を有して
いる。摩耗量が比較的大きい因としては、シール部が共
に高硬度であることにより、それらの間に土砂がはいっ
た場合、それを逃がすことが不能で、はいった土砂が研
摩材の作用をなすことによるものと推察できる。フロー
ティングシールリング以外の、例エバ、メカニカルシー
ルその他の金属性のシールリングにおいても、製造時の
問題はほぼ同じである。 本発明のシールリングは、非連続性黒鉛鋳鉄で形成され
て、その一部または全体が窒化され、該鋳鉄が有する黒
鉛その他によって耐摩耗性を向上させ、かつ、窒化によ
って硬度と耐食性とを向上させたことを特徴とする。 本発明のシールリングを図面に示した７０−テイイング
シールリングの実施例について説明すると、（１）はシ
ールリングで、これは円筒状の本体（２）の一端外周に
突出縁（８）を設けて構成され、突出縁（８）の端面が
シール部（釦になっている。（５〕はシール部〔（社）
の内周側において本体（２〕に形成された四部で、ここ
こに潤滑油が封入される。凹部（５〕は第９図のように
、段状または第８図のようにテーパ状に斜面にするなど
任意である。（６）は本体（２）の外周面に形成された
Ｏリングの接合部で、テーパが付されている。 このシールリング（υは非連続性黒鉛鋳鉄で形成され、
そのシール部（４Ｉ）が窒化処理されて、その硬度が高
くなっている。シールリング（υの形成は、鍛造、鋳造
、機械加工などの任意の手段によることが可能である。 シールリング（υを構成する材料としては、シリコンを
２％程度以上含んだ高シリコンの非連続性黒鉛鋳鉄を使
用することが望ましく、その組成の例をあげると、 カーボン　３０〜４．５％ シリコン　２．０〜８０％ 燐　０．０５％以下 硫黄　０．０５％以下 マンガン　０．５％　以下 鉄　残 である。 しかし、上記の組成に限定することは不要で・例工はシ
リコンについては１０％程度以上、カーボンは２．０％
程度以上の鋳鉄も使用可能である。 前記の成分からなる鋳鉄は、そのままで使用することも
可能であるが、これに対し次に示した元素の一種または
複数種を添加すれば、その窒化性を向上させることがで
きる。 バナジュウム　０．０１〜３．０％ ホーン　０．００１〜１，０％ チタン　０．００１〜１０％ タングステン　０．０１〜３．０％ クローム　０．０１〜１．０％ ジルコニューム　ＯＯ゛１〜３０％ アルミニウム　０．０１〜３，０％ そして、前記元素の一種または複数種を添加することで
、基地組織、黒鉛の球状化率、黒鉛粒の大きさの調整な
どを行うことができ、このような元素が添加された鋳鉄
を使用することでよりすぐれたシールリングをうろこと
ができる。例えば、シリコンは耐食性および窒化硬さを
向上させ、基地組織のフェライト化を促進する。バナジ
ーウムは窒化性を促進し、球状化黒鉛析出の分布を均一
化する作用をする。クロムは基地組織のパーライト化を
促進し、ボロンとチタンは黒鉛の球状化率をコントロー
ルするから、シールリングの用途などに応じて添加する
元素の種類を選定する。鋳鉄における黒鉛を非連続性に
する手段としては残留マグネシウム量を０，０１〜０．
０５％またはカルシウムな添加することをあげることが
できるが、マグネシウムまたはカルシウム以外の元素で
黒鉛を非連続性に′した鋳鉄も使用可能である。窒（ｊ
ｓＧこよる硬度を向上させることのみを目的とする場合
は、アルミニウムを添加することにより、その目的を容
易に達することができる。 本発明で使用する非連続性黒鉛鋳鉄な、黒鉛の球状化率
、基地組織の面からみると、黒鉛の球状化率５０〜９５
％で、基地のフェライト組織の比率が０〜１００％で、
パーライト組織の比率が０〜１００％のもの、または白
銑組織で、黒鉛粒の大きさが５〜山Ｏ／ｉの非連続性黒
鉛鋳鉄をあげることができる。そして、このような鋳鉄
が窒化されることで、シールリング（υは、その黒鉛回
りが５ｉ）Ｎ虻　、Ｆｅ４Ｎ　その他の複合の菫化物が
富裕化したものとなっている。 シールリング（υの窒化は、イオン窒化、塩浴窒化また
はガス窒化、ガス軟窒化などの任意の窒化法によって行
うことができる。 シールリング（１）の窒化はシール部（（転）を行えば
、その耐摩耗性を向上させる目的な達することができる
が、シールリング（１〕の全体を窒化することもできる
。なお、シールリング（υの使用の場所または目的によ
って、シール部（（転）の耐摩耗性よりも、それ以外の
部分の耐食性を向上させることが望ましいときは、シー
ル部（４）以外の表面を窒化することも可能である。 このフローティングシールリング（１）は、例えば、第
４＋図のように、その一対がそれらのシール部邊）を互
いに接合させて、シャツ）　（７Ｊの外周に配置される
。そして、シャフト（７〕は、その一端がブルドーザな
どの車体側に固着され、他端にキャタピラを支持するロ
ーラ、スプロケットなどが装着される。一対のシール１
ノング（υにおいて、シャフト（７）の固定端側のもの
はシャフト（７〕その他に固定され、能力のシールリン
グ（υは前記固定側のシールリング（υに押し付けられ
、かつ回転可能で、キャタピラの駆動に従って回転する
。一対のシールリング（１）の相対した四部（５八（５
）内には潤滑油が封入される。（８）は接合部（６）に
接合されたＯ　ＩＪソング

〔９〕は０リング（８）の外
周部に配置されたカバーである。したがって、ブルドー
ザを走行させるためにキャタピラが駆動されるなどする
と、それに伴って一対のシールリング（１）、（υの一
方が回転し、それらのシール面（４＋）に摩耗が生じる
。 シールリングは上記のように、そのシール部に摩擦が生
じるが、このシールリングは、非連続性黒鉛鋳鉄で構成
され、実施例のシールリング（１）は、そのシール部（
４Ｉ〕が窒化されている。したがって、このシールリン
グはある時間使用されると、鋳鉄が有する黒鉛が微粉末
となって、それがシール部（４８〕を被覆する状態とな
ることによるシール部の潤滑効果、および鋳鉄の窒化に
よるシリコンナイトライドの硬度と潤滑性、更には窒化
による黒鉛と基地との粒界に富裕化している窒化物の潤
滑効果によってシール部（４）の摩擦抵抗を小さくしう
ろこと、および前記のシリコンナイトライドの高硬度と
が相まって、その摩耗を大巾に少なくすることができる
。そして、フローティングシールリングで、それらのシ
ール部（（転）、（Φ）間に土や砂がはいったときには
、それらご黒鉛粒の部分が取り込むから、土や砂が研摩
材になることをほぼなくすることができ、この点からも
摩耗を少なくできる。例えばクロム鋳鉄製で窒化された
シールリングとの比較では、本発明のシールリングの摩
耗量の方が少ないことを確認した。また、バナジュウム
その他の炭化物形成元素コ棲加すれば、その炭化物の耐
摩耗性によっても摩耗量を少なくすることができ、シー
ルリングの使用条件に応じて炭化物形成元素の添加ご決
定ずればよい。 このようにシールリングは、そのシール部（４＋）の耐
摩耗性にすぐれ、その耐用期間が長くなるから、交換に
要する手間な少なくてきる、とともに経済的である。そ
して、鋳鉄はシリコンを含んでおり、かつそれが窒化さ
れることによって生成されるシリコンナイトライドの耐
食性により、シールリングの耐食性が向上し、ブルドー
ザなどのフローティングシールリングのようながこくな
使用条件に対して十分に耐えることが可能である。シー
ルリングを形成している非連続性黒鉛鋳鉄は、元来クロ
ム鋳鉄などに比して硬度が低いが、それを窒化すること
で硬度を高くしている。したがって１シールリング（υ
自体の加工およびシール部（Φ〕の研摩時には、いまだ
硬度が比較的低く、容易にかつ効率よく加工することが
できる。このようにして形成されたシールリングの所要
部の硬度が窒化によって高くされ、シール部（釦などの
窒化は、それを加熱して行なわれるか、その温度は比較
的低いから窒化処理によるシールリングのひすみや結晶
粒および黒鉛粒の粗大化などは生じない。したがって１
シ一ル部（釦は、シールリングの形成時に研摩仕上げを
しておけば、窒化終了後そのまま使用できるから、シー
ル部（４Ｊの研摩精度を向上させることができ、シール
効果のよいシールリングをうろことが可能である。 このシールリングを第５図に示ｔたテスト機で土砂摩耗
試験を行なった結果は次のとおりであった。テスト機の
（Ｉｌｌは試験槽、（１２＋はモータで、そのシャフト
α３）が槽（Ｉｌｌ内に挿入されている。（１４１はシ
ャフト０３）の周囲において槽（Ｉｌｌに固着された固
定ハウジング、（１ωはシャフトσ３ｊに固着されて、
その外周に配置された回転ハウジング、（１６，ｌは固
定ハウジング（１４Ｊに取付けられた固定側のシールリ
ング、Ｕηは回転ハウジング（ｌωに取付けられた回転
ｇＡ１のシールリング、０８）はシリカとベントナイト
、およびケイ砂、水の混合物で、この内部にシールリン
グ（１６）、叩が埋め込み状態にされている。− 試験条件 （１ン　荷　重　１．６Ｋｙｌｃｒ＆ （２〕　ワーク回転数　２５Ｏｒｐｍ 相手−ワーク　０ （８）潤滑油　ジーゼルエンジンオイル４０番（（転）
土砂条件　シリカ：ベントナイト：ケイ砂：水＝１：１
：１：１０ （シリカ、ベントナイト、ケイ砂粒１０／を以−〇（５
ン　冷却方法　ｉＯ分間回転後１分間停止し空冷するこ
とを反復 【６］　摩耗量の測定　２０万回転毎に試料の重量を化
学天秤で秤量し摩耗量 とした。 （７）測量前の処理　取外した試料はアルコールとベン
ジンで洗浄後、衝風 乾燥させてデシケータ中に 保存後測定 （８）用いた試料　回転部、停止部共に同一材質 （２）本発明品、シリコン３．５％ 硬度　ＨＶ８００ の高シリコン鋳鉄素材 硬度　ＨＶ１５０ （Ｃ）クロム鋳鉄 硬度　Ｈｖ８５０ ０ステンレス、ｉｍ　４２０　Ｊ工の窒化材硬度　ＨＶ
１３００ 試料において高シリコン鋳 鉄素材は、本発明品におけ る窒化しない物を使用しＬｏ 試験結果は第６図のとおりであった。この結果０１ら明
らかなように、本発明品（２）は、使用の初期からシー
ルリング性がよく、安定した摩耗状態を維持し、長期間
の使用が可能であることが明らかである。 上記のように、本発明のシールリングは、その全体カフ
エライト組織またはパーライト組織するいはフェライト
とパーライトの混合組織や白銑組織の非連続性黒鉛鋳鉄
で形成され、そのシール部などの硬度を窒化によって向
上させているから、加工が容易で、精度が高いシール部
を有するシールリングをうろことが可能である。そして
、鋳鉄が有する黒鉛の微粒子および黒鉛と基地との粒界
に富裕している窒素の潤滑性によって、シール面の摩擦
抵抗を低下させることができ、使用による摩耗量を大巾
に低くすることが可能で、耐久性のよいシールリングな
うろことが可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例で、第１図は正面図、第２図は一
部の拡大断面図、第３図は他の例の一部の拡大断面図、
第４図は使用状態の断面図、第５図はテスト機の断面図
、第６図は摩耗量を示す図である。 （υ：シールリング、ω）２本体、（８〕：突出縁、（
（転）：シール部。 第１図 第り図 第２因 第４図 −；シー町−）Ｎ為）−一ン＃Ｆ）Ｌ％ｌ”−’−’、
楓 区　１１１口 ） 琺

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１ン　非連続性黒鉛鋳鉄で形成され、その一部または
   全体が窒化されたシールリング。 （２）バナジュウム、ホーン、チタン、タングステン、
   クロム、ジルコニュウム、アルミニュウムの一種または
   複数種が添加された非連続性黒鉛鋳鉄で形成された特許
   請求の範囲の記載第１項のシールリング。 （３）シールリングのシール部が窒化された特許請求の
   範囲の記載第１項または第２項のシールリング。