JPS621144B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 軸方向及び半径方向に延びた表面と、該半径
方向に延びた表面上に機械加工された平らな係合
表面とを有する第１及び第２環状フエースタイプ
シールリングと、前記第１及び第２環状フエース
タイプシールリングのそれぞれの非係合表面と接
触する第１及び第２環状弾性リングと、 基板部分と、半径方向に延びた壁体と、横軸方
向に配置された上側部分とよりなる内殻であつ
て、前記第２環状弾性リングを所定の位置に保持
するための内殻と、 周囲バンド部分と、半径方向に突出した第１及
び第２フランジ部材とよりなる外殻であつて、該
第２フランジ部材が前記内殻の前記基板部分に向
つて前記内殻の壁体に対して平行に延びている外
殻と、 前記外殻の内面上に支持され、しかも前記第１
フランジ部材に突き当たつている周囲スペーサと
よりなり、前記周囲スペーサ及び前記第１フラン
ジ部材は、前記環状弾性リングを所定の位置に保
持し、それによつて前記内殻、前記外殻及び前記
周囲スペーサは、前記第１及び第２環状弾性リン
グを介して、前記第１及び第２フエースタイプシ
ールリングを対面接触させ、しかも常に相互に正
しく整合せしめるように支持するユニツト化ハウ
ジングを与えているユニツト化フエースタイプシ
ール。 ２ 前記内殻が、前記外殻の位置から離れて内側
に、半径方向に配置された深さ制限タブを備えて
いる請求の範囲第１項に記載のユニツト化フエー
スタイプシール。 ３ エラストマー被膜が、前記内殻の前記基板部
分の最も内側表面に貼付されている請求の範囲第
１項に記載のユニツト化フエースタイプシール。 ４ 前記外殻が、前記第２フランジ部材と前記内
殻の壁体との間で接触することにより、前記内殻
に対して、一方向の横運動を抑制されている請求
の範囲第１項に記載のユニツト化フエースタイプ
シール。 ５ 前記外殻が、前記第２フランジ部材と前記内
殻の壁体との間隔を大きくする方向に、横方向に
自在に動くことができる請求の範囲第４項に記載
のユニツト化フエースタイプシール。 ６ 前記内殻が、前記基板部分と前記壁体との連
結部付近で前記壁体に設けられた突起を有してい
る請求の範囲第１項に記載のユニツト化フエース
タイプシール。 ７ 軸方向及び半径方向に延びた表面と、該半径
方向に延びた表面上に機械加工された平らな係合
表面とよりなる第１及び第２環状フエースタイプ
シールリングと、 前記第１及び第２環状フエースタイプシールリ
ングのそれぞれの非係合表面と接触する第１及び
第２環状弾性リングと、 基板部分と、半径方向に延びた壁体と横軸方向
に配置された上側部分とよりなる内殻であつて、
前記第２環状弾性リングを所定の位置に保持する
ための内殻と、 周囲バンド部分と、半径方向に突出した第１及
び第２フランジ部材とよりなる外殻であつて、該
第２フランジ部材が前記内殻の基板部分に向つ
て、前記内殻の壁体に対して平行に延びている外
殻と、 前記外殻の周囲バンド部分の幅より狭い幅を有
するエラストマー材料製のシールとよりなり、前
記内殻、前記外殻及び前記エラストマー材料製の
シールが、前記第１及び第２環状弾性リングを介
して、前記第１及び第２フエースタイプシールリ
ングを対面接触させ、しかも常に相互に正しく整
合せしめるように支持するユニツト化ハウジング
を与えているユニツト化フエースタイプシール。 ８ 前記内殻が、前記基板部分と前記壁体との連
結部付近で前記壁体に設けられた突起を有してい
る請求の範囲第７項に記載のユニツト化フエース
タイプシール。 ９ 前記外殻が、直径寸法の異なる第１表面及び
第２表面を有し、前記第１表面の外径が、前記第
２表面の外径より大きい請求の範囲第７項に記載
のユニツト化フエースタイプシール。 １０ 前記第１表面の内径が、前記第２表面の内
径より大きい請求の範囲第９項に記載のユニツト
化フエースタイプシール。 １１ 前記第２表面の前記内径が、前記内殻の横
軸方向に配置された前記上側部分の内径に等しい
請求の範囲第１０項に記載のユニツト化フエース
タイプシール。 発明の背景 発明の分野 本発明は、フエースタイプシールの改良に関
し、更に詳細には、ユニツト化されたハウジング
内へのフエースタイプシールの組込みにする。 先行技術の説明 フエースタイプシールは回転端面メカニカルシ
ールとも呼ばれ、一般に、第１及び第２の比較的
剛性のある一次シールリングからなる一次シール
と、一般にエラストマー材料製の一対の二次シー
ル又は環状弾性リングとを有する。このシールリ
ングは、高度に研磨された硬い表面を有する金属
面である当接係合表面を有し、このような表面は
ラツプ仕上されて極めて平らな超精密仕上面とさ
れる。 二次シール部材は、隣接ハウジングと、一次シ
ールリングの背面との間に配置されている。一方
のハウジングは、一般に固定ハウジング、例えば
車軸ハウジングであり、他方のハウジングは普
通、回転部材中の内腔、例えば車輪ボスである。 環状弾性リングは２つの機能を果している。第
１に、この弾性リングは、良好な面対面接触を確
保するため、一次シールリングの背面に荷重力を
与え、また第２に、この弾性リングは、ハウジン
グ／弾性リング縁、又はシールリング／弾性リン
グ縁のいずれかの間を、流体が弾性リングの一方
の側から他方の側へと流れるのを防止するような
シール効果を与えている。 米国特許第3940154号（オルソン（Olsson））
及び第3241843号（ハツチ（Hatch））は、本発明
とは異なる典型的なフエースタイプシールを示し
ており、この技術の状態を明らかにしている。 従来のシールは、そのシールが常に、ごみ、砂
及びほこりに露出されているような厳しい使用環
境において効果的であることが証明されている。
そのため、これらのフエースタイプシールは、道
路建設機械に特に好都合に役立つている。 シールリングの係合表面の超精密仕上を維持す
ることは、良好なシール性能及び推定寿命にとつ
て重要である。シールリング及び付随する弾性リ
ングが、一旦正確に設置されると、このシールリ
ングはその性能をよく発揮するが、その設置の際
に、シールリングの超精密仕上面に異物がある
と、このシールは早期に破損することがわかつて
いる。 組立中のほこりの混入を防止することに対する
少なくとも１つの解決策は、上記ハツチ
（Hatch）の特許に示されているように、組立の
際にシールリングの外周に、収縮セルロースバン
ドを使用することである。接合シールリングの設
置に続いて、隣接ハウジングの通常の回転が、こ
のバンドを破り次いで崩壊させる。 従来のフエースタイプシールリングにより経験
された困難性は、２個の基本的構成部品セツトが
あつて、この各セツトが、一次シールリングと環
状弾性リングを含んでいるということである。こ
れら２個の基本的構成部品セツトは結局、主構造
体のオーバーホールの際か、又は、これより先
に、その機械が組立てられている際に（先行技術
の特許バンドが使用されていない場合には）、分
離される。２個の基本的構成部品セツトのこの分
離によつて、係合表面間に異物の入る機会を与
え、このシールを破壊する。 従来のフエースタイプシールセツトの有するも
う１つの困難性は、それらが主ハウジング内に独
立して設置される際、それらの間に不整合性を与
える可能性があり、そのことが、係合シールリン
グのフエース周囲の荷重を不均一にするというこ
とである。この不均一荷重も又、シールの推定寿
命に対して有害である。 本発明の目的は、２個の基本的構成部品セツト
を収納するための多部品一体化収納体を有するフ
エースタイプシールを提供することである。 本発明のもう１つの目的は、全部品が単一のユ
ニツト化構成部品中に包含されているフエースタ
イプシールを提供することである。 更にもう１つの目的は、設置前にシールフエー
ス間に異物が混入するのを防止するため、単一の
部品として組立られているユニツト化フエースタ
イプシールを提供することである。 もう１つの目的は、設置の前後及び設置の際
に、シールフエース間の完全な整合を確保するた
め、ユニツト化部品として配置されているフエー
スタイプシールを提供することである。 本発明の更に他の目的は、ユニツト化フエース
シール部品と一体となつた設置位置決めフランジ
を有するフエースタイプシールを提供することで
ある。 本発明のこれらの及びその他の目的及び利点
は、以下の説明及び添付図面から明らかとなろ
う。 発明の要約 フエースタイプシールの基本的構成部材を、相
互に永久位置に保持するためのハウジングが用意
される。第１実施例では、このハウジングは、内
殻部材、外殻部材及び周囲スペーサから構成され
ている。この内殻は略環状の部材であり、それは
基板部分と、この台部分に垂直となつてしかも半
径方向に延びた壁体と、この半径方向に延びた壁
体に垂直となつてしかも横軸方向に配置された上
側部分とを有する。深さ制限突起は、この内殻の
基板部分から半径方向内側寄りにしかも垂直に延
びている。内殻の内径にはエラストマー被膜を貼
付することができる。 上記ハウジングの外殻は周囲リングであり、そ
れは広幅の平たい周囲バンド部分を示し、この周
囲バンド部分は内殻の基板部分から外側にしかも
同軸的に配置される。外殻は、その広幅の平らな
バンド部分に直角に半径方向にしかも内殻の基板
部分に向つて内側に突出したフランジ部材を有し
ている。 周囲スペーサは、外殻の広幅の平らなバンド部
分の内径に等しい外径を有し、組立時に外殻内に
設置される。 このような内殻部材及び外殻部材は、外殻と内
殻の間に同軸的に設置されるような周知のフエー
スタイプシールのためのハウジングを提供する。
環状弾性リングは、内殻の外側寄り内側のすみ
と、外殻の内側寄りのフランジ及び周囲スペーサ
とにそれぞれ当接して、ユニツト化ハウジング内
のシール部材を懸垂している。 ユニツト化フエースタイプシールの第２実施例
では、深さ制限突起が、内殻の半径方向に延びた
壁体上に置き換えられている。更に、この外殻
は、２つのレベルに分けられた広幅の平らな周囲
バンドを有し、周囲スペーサは除去されている。
この第２実施例では、エラストマーシールが、外
殻の小径部分の外径に貼付されて、シールと絶縁
の目的を満足させている。

【図面の簡単な説明】

本発明の実施例の数例を図面に示す。 第１図は、非回転スピンドル上に支持されたユ
ニツト化フエースタイプシールの横断面図であ
り；第２図は、非回転スピンドル上に支持された
ユニツト化フエースタイプシールの別の実施例の
横断面図であり；第３図は、第１図のユニツト化
フエースシールの一部分の横断面図であり；第４
図は、第２図のユニツト化フエースシールの一部
分の横断面図である。

【発明の詳細な説明】

本発明の第１実施例は第１図及び第３図に示さ
れている。これらの図面を見ると、非回転車軸即
ちスピンドル１０を含む箇所が示され、スピンド
ル１０は小径部分１２と面取りステツプ１４とを
有する。スピンドル１０は、少なくとも１個の軸
受手段２０を介して車輪１６を支持している。 ユニツト化フエースシール２２は、スピンドル
１０の大径部分上に支持されている。第１シール
リング２４及び第２シールリング２６と、第１環
状弾性リング３０及び第２環状弾性リング３２と
を含むシール部材セツトは、先行技術において周
知である。シールリング２４及び２６は環状リン
グであり、それは末広がりに相関した略半径方向
延長表面及び軸方向延長表面を有する。このよう
な半径方向の表面３４及び３６は、一次シールを
与えるような超精密仕上表面である。軸受２０を
潤滑する潤滑流体は、シールリングの軸方向部分
の下の空間を占めることとなる。 弾性環状リング３０及び３２は、一体化された
ハウジング部材と、シールリング２４及び２６の
背面との間に圧縮されており、これによりシール
リングは共に押圧されて良好な接触状態にされ、
しかも相対的に非回転の構成部材間の縁部がシー
ルされる。 一体化構造体は内殻４０から構成され、内殻４
０は平らな基板４２、基板４２に対して直角とな
つてしかも半径方向に延びた壁体４４、上方向に
延びた壁体４４に対して直角となつて、基板４２
上を後方に延び、しかも横軸方向に配置された上
側部分４６、及び深さ制限タブ５０を含む複製の
表面を有する。内殻４０の基板４２のスピンドル
側には、エラストマー材料５２の積層体が接着さ
れており、この積層体は内殻をスピンドルに対し
て非回転係合状態に維持すべく補佐している。 深さ制限突起即ちタブ５０は、スピンドルの面
取りステツプ１４と接触状態で示されており、か
くして、内殻の第１図において右方向への移動が
積極的に阻止される。 外殻５２は周囲リングであり、それは内殻４２
の外側に設けられた広幅の平らな周囲バンド５４
を有する。外殻５２は半径方向に突出した第１フ
ランジ部材５６及び第２フランジ部材６０を有
し、これらフランジ部材は内殻４０に向つて内側
に突出する。 外殻５２の内面には周囲スペーサ６２が設けら
れ、周囲スペーサ６２は第１の内側すみ６４から
外殻の内面の一部に亘つて延びる。このようなス
ペーサは、基板４２の表面とスペーサ６２の内径
との間の距離と、内殻４０の横軸方向に配置され
た上側部分４６の内径とを等しくするために設け
られる。これにより、等径の環状弾性リング３０
及び３２の使用が可能となる。 第１図において、外殻５２は横方向に変位する
ようになつているので、半径方向に突出した第２
フランジ部材６０は半径方向に延びた壁体４４か
ら隔置されることになる。外殻と接している車輪
１６は、ある程度の予荷重又は圧縮が第１環状弾
性リング３０及び第２環状弾性リング３２に加え
られるように、外殻を横方向に押圧するので、シ
ールの係合表面に所定の力が加えられ、各環状弾
性シールリングの周縁間の漏れは充分に密封され
て、それらの周囲の流体の漏れが防止される。 第３図には、ユニツト化フエースシール２２の
同じ実施例が示されている。構造体の一部を示す
この横断面図においては、シールは、設置前の非
圧縮状態にある。半径方向に突出した第２フラン
ジ部材６０が内殻４０の半径方向に延びた壁体４
４を接触していることに注目されたい。この図
は、ユニツト化シールが“たなざらしの状態”に
ある場合にも、シールリング２４及び２６のフエ
ースが整合されていることを示している。これら
のフエースは相互に接触し、環状弾性リング３０
及び３２はわずかに圧縮されているので、該フエ
ースの間に異物の入り得る可能性は殆んどない。
第３図に示されているように、このようなユニツ
ト化フエースシールは在庫品から取り出されて、
車両に設置される。その際、係合表面の間に異物
は存在せず、しかもシールリングは正しく整合す
ることが保証される（勿論、ユニツト化フエース
シールが深さ制限タブ５０まで正しく設置され、
車輪が心合せされていることを条件とする）。設
置が行われると、一層大きい圧縮力が環状弾性リ
ングに伝達され、かくして、シールリングは更に
強く押圧される。 第２図及び第４図は、既に第１実施例において
説明されたものと類似のユニツト化フエースタイ
プシールを示している。小径部分１２と、車軸直
径の間の面取りステツプ１４とを有する非回転車
軸即ちスピンドル１０、車輪１６、及び軸受２０
はすべて第１図と同様である。 第２実施例のユニツト化フエースタイプシール
６６は内殻７０を有し、それは基板７２と、半径
方向に延びた壁体７４と、基板７２の上方を軸方
向に延びた上側部分７６とよりなる。半径方向に
延びた壁体７４は、それと基板７２との連結部に
突起８０を有している。突起８０は、ユニツト化
フエースタイプシールの深さを制限するのに使用
され、この実施例では、この突起は、第１図の深
さ制限タブ５０の代りになつている。 外殻８２は周囲バンドであり、それは２つの外
殻外側寸法を与えるような第１表面８４及び第２
表面８６を有し、第１表面８４の外側直径の方が
大きくなつている。半径方向に突出した第１タブ
９０と、半径方向に突出した第２タブ９２とは、
周囲表面８４及び８６から内殻７０に向つて垂直
に延びている。 エラストマー材料製のシール８８は、外殻の第
２表面のまわりで外殻を取巻いている。このエラ
ストマーシール８８は２つの機能を果す。即ち、
車輪１６とユニツト化フエースシールの外殻との
間にシールを与え、しかもユニツト化フエースシ
ールを車輪にブレーキをかけた際に発生して車輪
から伝導される熱から絶縁するための絶縁体とし
ても作用する。また、このシールは車輪内での外
殻の回転を阻止している。 この実施例においては、第１環状弾性リング９
４及び第２環状弾性リング９６のわずかに変形さ
れた横断面形状が示されている。同様に、この実
施例では、第１シールリング１００及び第２シー
ルリング１０２の横断面形状はわずかに異なつて
いる。これらの部材の横断面形状については、設
計上の選択の問題である。 第４図では、第２実施例によるフエースタイプ
シール６６の設置されない状態即ち弛緩状態で示
されていることに注目されたい。その差違は、第
４図では、シールが弛緩状態にある場合には、最
小の力だけが係合表面に加えられているというこ
とである。この面は、正常状態においてその面の
間にごみが決して入らないように接触している。
予想されるように、ユニツト化シールが設置され
て、シールリング面間に働く力が大きくなると、
外殻８２は横方向に移動する。 プラスチツク薄膜１０４内殻７０の基板７２の
外側に貼付され、軽いプレス嵌めによつて結合さ
れ、随伴部材即ちスピンドル１０上のしばしば油
漏れの通路となる微細な機械加工のきずを充填す
る。 上記説明は、本発明の種々の目的を満足し、し
かも先行技術にまさる利点を有するユニツト化フ
エースタイプシールの２つの実施例について述べ
たものである。特定の詳細が列挙されたが、本発
明の有効性を最大限に活用するために、種々微細
な差違を有する設計を選択し得ることが予想され
る。例えば、請求の範囲の精神及び範囲から離れ
ることなしに、種々の形状の環状弾性リング及び
シールリングを使用することが可能である。